一個由加拿大、法國和美國天文學(xué)家組成的科研小組已經(jīng)在海王星軌道以外，在天文學(xué)家們稱之為柯伊伯帶的區(qū)域之中，發(fā)現(xiàn)了一個不同尋常的小天體。這個新天體到太陽的距離是海王星的兩倍，大小約為冥王星的一半。這個天體暫時被昵稱為巴菲，它擁有一條非常異常的軌道，很難用以前的外太陽系形成理論來解釋。

這個新天體目前距離太陽58個天文單位(1個天文單位，即1AU，等于地球到太陽的平均距離)，它與太陽的距離從來不會小于50個天文單位，因?yàn)樗能壍朗墙咏鼒A形的。幾乎所有在海王星以外被發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體都介于30AU～50AU之間。在50AU以外，主柯伊伯帶似乎就終止了，僅有的幾個在這個距離以外被發(fā)現(xiàn)的天體全都處于高橢率的軌道之上。這些高橢率的軌道大都是海王星通過一種引力彈弓效應(yīng)將這些天體向外“拋擲”的結(jié)果。然而，因?yàn)檫@個新天體從來不會運(yùn)行到50AU以內(nèi)，因此必須有一種不同的理論來解釋它的軌道。使問題變得更加復(fù)雜的是，這個天體的軌道還是極其傾斜的，相對于太陽系其他天體的軌道平面，它的軌道傾斜了47°。發(fā)現(xiàn)與追蹤

這個天體在國際天文聯(lián)合會的官方通告中，被正式編號為2004 XRl90，它是在加一法黃道面巡天計(jì)劃(CFEPS)的常規(guī)觀測中被發(fā)現(xiàn)的，這是加一法夏威夷望遠(yuǎn)鏡所做的Legacy巡天的一部分。到目前為止，發(fā)現(xiàn)者們?nèi)匀辉谑褂门R時昵稱巴菲來稱呼這個新天體。不過，他們已經(jīng)上報了另一個官方名稱，以遵循此類天體命名的常規(guī)慣例。

巴菲是從成堆的Legacy巡天數(shù)據(jù)中提取出來的(每操作1小時就會產(chǎn)生大約50G字節(jié)的數(shù)據(jù))，強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)梳理著望遠(yuǎn)鏡照片，尋找出數(shù)以百計(jì)的候選目標(biāo)。天文學(xué)家們再對這些候選目標(biāo)進(jìn)行篩選，辨認(rèn)出遙遠(yuǎn)的彗星。

英屬哥倫比亞大學(xué)(UBC)的天文學(xué)家萊妮·艾倫最先發(fā)現(xiàn)了這個新天體，當(dāng)時她剛剛完成了對2004年12月的CFEPS數(shù)據(jù)處理的初步辨認(rèn)工作。

“與我們通常發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體相比，它是相當(dāng)明亮的，”艾倫博士說，“但是更有趣的是，它的距離是如此遙遠(yuǎn)?！?/p>

這個天體的亮度表明，它的直徑很可能介于500千米-1000千米之間。因此巴菲是一個非常大的柯伊伯帶天體，只有大約半打天體比它更大。

“我們馬上意識到，這個天體距離太陽大約是海王星的兩倍，它的軌道有可能是接近圓形的，”UBC的教授布德特·格萊德曼說，他在測定軌道時注意到了這個天體非同尋常的本質(zhì)，“但是進(jìn)一步的觀測還是必需的。”

精確測量一個柯伊伯帶天體的軌道需要對它進(jìn)行一到兩年的觀測。對巴菲的第一次補(bǔ)充觀測出現(xiàn)在2005年10月，格萊德曼和康耐爾大學(xué)的菲爾·尼科爾森使用5米的海爾望遠(yuǎn)鏡再次觀測了這個天體。

對巴菲新位置的測量不僅證明它的軌道非常傾斜，與行星系統(tǒng)平面的傾角為47°(基本上平了柯伊伯帶天體的紀(jì)錄)；而且還證實(shí)了巴菲與其他任何已知的天體都不相同，因?yàn)樗挥谝粭l半徑非常長，但卻幾乎是圓形的軌道之上。

亞利桑納基特峰國家天文臺的望遠(yuǎn)鏡對巴菲的位置進(jìn)行了更多的測量，這些觀測是由小組成員約耳·帕克(西南研究院)，以及J·卡弗拉斯(加拿大國家研究委員會，赫茨伯格天體物理研究所)和韋斯·弗雷澤在2005年11月完成的，修正了對巴菲近日距的估計(jì)。然后Legacy巡天計(jì)劃將提供更多的觀測，進(jìn)一步確認(rèn)它的軌道。天文學(xué)家們必須等到2006年2月，才能測量出巴菲運(yùn)行軌道的精確細(xì)節(jié)。

研究小組已經(jīng)將他們的發(fā)現(xiàn)上報給小行星中心(MPC)，這是新小行星天文測量數(shù)據(jù)的“票據(jù)交換所”。

“發(fā)現(xiàn)第一個50AU以外的圓軌道天體，這確實(shí)是誘人的?！毙⌒行侵行闹魅尾假嚩鳌ゑR斯登回應(yīng)說。

挑戰(zhàn)理論

盡管它不是這片區(qū)域中被發(fā)現(xiàn)的最小、最大或最遠(yuǎn)的天體，但這個新柯伊伯帶天體擁有一個非常不尋常的軌道，對太陽系的演化理論提出了挑戰(zhàn)。

為什么巴菲的軌道被認(rèn)為是如此的不同尋常呢?除它之外，只有另一個天體一塞德娜，整條軌道都位于距離太陽50AU以外的地方。不過，塞德娜位于一個非常橢長的軌道上，它可以俯沖到76AU的距離上，也可以爬升到900AU以外。相比之下，巴菲終生都在距離太陽52AU-62AU的狹窄范圍內(nèi)運(yùn)行。再加上它軌道的傾角，這顆新天體向目前關(guān)于早期太陽系歷史的理論發(fā)出了挑戰(zhàn)。

天文學(xué)家們已經(jīng)檢測到一些其他的柯伊伯帶天體，它們大部分時間都呆在50AU以外。這些天體都處于非常遙遠(yuǎn)的橢圓軌道上，幾乎都能跑到距離太陽38AU以內(nèi)的地方。這樣近的距離就將這些天體置于海王星引力的作用范圍之內(nèi)。這些天體通常被認(rèn)為是被海王星的引力彈弓效應(yīng)散射到它們目前的軌道之上的，因此這群天體被稱為“散射盤天體”。

在巴菲被發(fā)現(xiàn)以前，其他的柯伊伯帶天體也被發(fā)現(xiàn)過。它們與“散射盤天體”一樣，大部分時間處于50 AU以外，卻不會靠近海王星的引力范圍，這個天體種群被命名為“擴(kuò)展散射盤天體”。1995TL8和2000YWl34就是其中的兩個，它們可以來到距離太陽40AU的地方，但是卻擁有相當(dāng)橢長的軌道，會將它們拉回到60AU以外?！皵U(kuò)展散射盤天體”的另兩個更極端的例子是2000CRl05和塞德娜，前者的近日距為44 AU，后者則從不會闖入太陽周圍76AU的范圍之內(nèi)。

由于它們巨大的橢率，這些天體很可能已經(jīng)受到了某個天體的強(qiáng)烈擾動。盡管這個天體可能不是海王星，因?yàn)樗鼈儾粫銐蚩拷竭@顆大行星的引力所能散射的范圍之內(nèi)。因?yàn)槿履群?000 CRl05都可以跑到距離太陽500AU以外的地方。一種理論認(rèn)為，在它們被海王星散射之后，一顆從附近經(jīng)過的恒星可能會將它們的近日點(diǎn)拉到距離太陽更遙遠(yuǎn)的地方。

巴菲很明顯是“擴(kuò)展散射盤天體”的一員。不過，巴菲幾乎圓形的軌道使得它從其他的成員中脫穎而出。此外，巴菲巨大的軌道傾角也無法這么容易地用過路恒星的理論來解釋。如果一顆恒星如此強(qiáng)烈地影響了巴菲的話，它也應(yīng)該會對主柯伊伯帶的大量天體產(chǎn)生擾動。由于天文學(xué)家們沒有檢測到這種強(qiáng)烈擾動的存在，因此需要一個更復(fù)雜的理論才能解釋巴菲的軌道。

這個難以捉摸的解釋，也許隱藏在太陽系早期行星重新排布所引起的副作用之中。一種可能的情況是，隨著海王星軌道在年輕的太陽系中緩緩擴(kuò)張，復(fù)雜的引力相互作用可能會使一些柯伊伯帶天體的軌道變得圓而傾斜。盡管巴菲的軌道也許是通過這種方式形成的，但這種理論似乎無法解釋2000 CRl05和塞德娜。這個新發(fā)現(xiàn)是令人激動的，因?yàn)樗刮覀冮_始重新考慮我們對于柯伊伯帶形成過程的理解。

未來

過去的五年來，關(guān)于外太陽系形成的理論已經(jīng)被推至了極限：異常的柯伊伯帶天體，例如巴菲，它們從來不靠近海王星，但仍然擁有高軌道傾角，這些必須得到解釋。

盡管解釋個別天體的理論是存在的，但是要用同一個過程再現(xiàn)出所有已知天體的組合，這就給目前的太陽系模型提出了一個艱難的挑戰(zhàn)。因?yàn)檫@些異常的天體，比如巴菲，是非常罕見的，所以天文學(xué)家們?nèi)匀辉谒压慰乱敛畮У暮诎到锹?。要想解開我們太陽系早期歷史之謎，未來系統(tǒng)探索柯伊伯帶的大規(guī)模巡天是唯一的途徑。