An icy Kuiper-Belt around the young solar-type star HD 181327
HD 181327是一颗年轻的F5/F6 V恒星,属于美如画β移动星群(1200万年前)。它在90天文单位处有一条光学薄的星周物质带。我们的目标是详细研究粉尘的性质,并约束气尘比。我们获得了远红外观测与赫歇尔/PACS仪器,和3.2毫米的ATCA阵列的意见。带的几何形状的约束与新减少的HST/NICMOS图像,打破了磁盘的几何形状和尘埃属性之间的简并。我们使用辐射转移代码GRaTer来计算模型的大网格,并且我们通过贝叶斯分析来确定最佳再现光谱能量分布的晶粒模型。我们试图用PACS光谱检测[OI]和[CII]线,为我们的光化学代码ProDiMo提供可观的数据。HST的观测证实了尘埃被限制在一个狭窄的带中。用PACS在远红外中检测连续谱,并用PACS和ATCA两者解析盘。气体谱线的中等积分仅提供线通量的上限。我们发现,HD 181327尘埃盘由微米级颗粒的多孔无定形硅酸盐和碳质材料包围的一个重要的冰层,总尘埃质量为0.05 M \oplus(最多1毫米)。我们讨论的证据表明,颗粒是蓬松的聚集体。气体管线上的上限没有提供明确的约束:只有当PAH丰度高时,气体质量才必须低于17 M \oplus。尽管对气体盘的约束很弱,但HD 181327的年龄和尘埃盘的性质表明它已经通过了气态行星形成的阶段。尘埃揭示了一群冰冷的小行星,类似于原始的柯伊伯带,这可能是未来向形成中的类地行星输送水和挥发物的…
2011-12-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Jumping Neptune Can Explain the Kuiper Belt Kernel
柯伊伯带是海王星轨道之外的一群冰冷天体。柯伊伯带的一个特别令人困惑和至今无法解释的特征是所谓的“内核”,即半长轴a~44 AU,偏心率e~0.05,倾角i<5度的轨道集中。在这里,我们表明,柯伊伯带内核可以解释,如果海王星的顺利迁移被中断的不连续变化的海王星的半长轴时,海王星达到~28 AU。在不连续发生之前,位于~40 AU的星子被扫入海王星的2:1共振,并随着共振向外迁移。当海王星达到~28 AU时,2:1共振在~44 AU。如果海王星的半长轴在此时改变了天文单位的几分之一,也许是因为海王星被另一颗行星分散了,那么2:1的人口将在44天文单位左右释放,并将保持到今天。我们表明,在这个模型中产生的机构的轨道分布提供了一个很好的匹配的内核的轨道特性。如果海王星在跳跃后的迁移速度很慢,那么2:1的共振将耗尽45-47天文单位的天体数量,从而导致该区域低倾角轨道的缺乏。特殊的规定,可能与低效率的增长相当大的对象,仍然需要解释为什么只有少数低倾角机构已被检测到超过~47 AU。
2015-06-19 astro-ph.EP
Water ice in the Kuiper belt
我们研究了大量的低分辨率近红外光谱的柯伊伯带天体和半人马座,试图了解水冰的存在下,在柯伊伯带。我们发现这些天体表面的水冰以三种不同的方式出现:(1)妊神星家族成员独特地显示出近乎纯净的水冰表面,推测这是一个较大的已分化的原妊神星的冰质地幔碎裂的结果;(2)绝对星等为$H<3$的大天体(和有限数量的H=4.5)有水冰的表面覆盖物-也许与氨混合-这似乎与这些大型物体上可能古老的冰火山活动有关;和(3)既不是妊神星家族成员也不是冷经典KBO的较小KBO和半人马似乎分为两个家族(我们称之为“中性”和“红色”),每一种都是普通的近中性成分和也包括水冰的微红或非常红的成分的混合物。一个模型表明,中性和红色物体之间的差异是由于在早期致密的太阳系中分别在~20天文单位甲醇蒸发线的内部或外部形成的,这一模型得到以下观察结果的支持:仅在最红的物体上检测到甲醇,这些物体预计含有最多的甲醇混合物。
2012-04-16 astro-ph.EP
The Bimodal Colors of Centaurs and Small Kuiper Belt Objects
自从半人马座和柯伊伯带天体(KBO)的第一次测光研究以来,它们的可见光颜色分布一直存在争议。这场争论引发了一场关于这些遥远的太阳系冰质天体表面颜色起源的多产辩论。两种不同的观点试图解释和解释颜色的巨大变化,因此表面组成。这些颜色主要是原始的,与形成区域直接相关,还是表面演化过程的结果?到目前为止,还没有发现任何机制可以成功解释为什么从柯伊伯带逃脱的半人马会表现出两种不同的颜色,而KBO则没有。在这封信中,我们使用一组精心编制的B-R颜色和H(α)星等(作为大小的代理)重新讨论了这个问题,其中包括10个新的小天体的数据。我们发现,半人马座之间看到的双峰行为是一个大小相关的现象,共同的半人马座和小KBO,即独立的动力学分类。此外,我们发现,大KBO也表现出双峰行为的表面颜色,虽然不同的小对象和强烈依赖于'妊神星碰撞家庭'的对象。在B-R,H(α)空间中,半人马座和KBO的颜色显示出一种特殊的N形。
2012-06-14 astro-ph.EP
Late gas released in the young Kuiper belt could have significantly contributed to the carbon enrichment of the atmospheres of Neptune and Uranus
本文研究了年轻柯伊伯带释放的晚期气体吸积对天王星和海王星大气碳富集的贡献,发现数十地球质量的原初柯伊伯带可导致显著CO吸积及高C/H比,并提出该机制在系外行星系统中同样适用。
2025-06-03 astro-ph.EP
Discovery of an icy and nitrogen-rich extrasolar planetesimal
利用哈勃空间望远镜紫外光谱发现白矮星WD 1647+375正在吸积一颗富含水和氮的冰冷系外小行星体,其成分类似太阳系柯伊伯带矮行星碎片,为研究系外行星成分提供了新视角。
2025-09-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interpreting the Densities of the Kuiper Belt's Dwarf Planets
绝对星等小于3的柯伊伯带天体(半径$\gtrsim$ 500公里),即矮行星,有一系列不同的冰/岩石比,比它们较小的同行更富含岩石。这些天体中的许多都有卫星,这表明碰撞可能在改变它们的成分方面发挥了作用。我们发现,矮行星分为两类时,分析其平均密度和卫星的主要尺寸比。拥有大卫星的系统,如冥王星/冥卫一和奥库斯/凡斯,可以在低速掠射碰撞中形成,其中两个天体都保持其成分。我们建议,这些系统保留了原始的组成,密度约为1.8克/厘米$^3$。海卫一,被认为是一个捕获的KBO,可能已经失去了足够的冰在其早期的轨道演化,以解释其岩石富集相对于原始材料。有小卫星的系统,如厄里斯、妊神星和夸欧尔,是由另一种类型的碰撞形成的,在这种碰撞中,冰质物质,也许是总碰撞质量的百分之几十,会消失。这些碎片不会在物理上或动力学上与母体保持接近。冰损失的过程还没有得到数值模拟,这可能是由于缺乏对KBO起源的模拟,或者在撞击模型中缺少物理过程。如果我们的假设是正确的,那么我们预测拥有小卫星的大型KBO的密度应该比原始物质的密度更大,而奥库斯的平均密度应该接近原始值。
2016-04-29 astro-ph.EP
The size, density, and formation of the Orcus-Vanth system in the Kuiper belt
柯伊伯带天体Orcus和它的卫星Vanth在柯伊伯带形成了一个不寻常的系统。奥库斯是柯伊伯带中已知的最大天体之一,但凡斯的相对大小要比其他大型天体的微小卫星大得多。从哈勃太空望远镜的观测中,我们发现奥库斯和凡斯有不同的可见光颜色,而且凡斯不具有奥库斯红外光谱中所见的水冰吸收特征。我们还发现,Vanth有一个近正圆轨道,周期为9.5393 +-0.0001天,半长轴为8980+-20 km,这意味着系统质量为6.32+-0.01 X 10^20 kg或矮行星Eris质量的3.8%。从斯皮策太空望远镜的观测中,我们发现热辐射与直径为940 ± 70 km、几何半径为0.28 ± 0.04的单个天体相一致。假设相同的密度和密度,这个测量意味着奥库斯和凡斯的大小分别为900和280公里,质量比为33。然而,假设非冰质的Vanth的质量比低2倍,则意味着其大小为820和640公里,质量比为2。测得的密度取决于假设的两个物体的引力比,但大约为1.5+-0.3 g cm^-3$,介于较大物体和较小物体的典型密度之间。轨道和质量比是一致的形成从一个巨大的影响和随后的外向潮汐演变,甚至与系统现在已经实现了双同步状态。该系统同样可以很好地解释,但是,由初始偏心捕获,Kozai循环,增加偏心率和减少近心的轨道的凡特,和随后的潮汐演变向内。
2009-10-26 astro-ph.EP
From KBOs to Centaurs: The Thermal Connection
我们提出的热演化计算结果的对象起源于柯伊伯带和向内转移,到该地区的外行星。柯伊伯带天体(KBO)被认为是向海王星轨道内部区域提供小型冰体(主要是半人马座和半人马座彗星)流量的水库的一部分。我们研究了内部的热演化,年,三个典型的KBO和使用的模拟作为初始条件的演化计算的两个典型的半人马座的结束状态。根据关键的物理参数,如大小和组成,可以确定KBO的一些演变趋势。随后在半人马座区域的演变结果在两个具体的功能,为每个建模对象(主要是表面和次表面的组成)和共同的特点,热演变的半人马座。
2009-09-14 astro-ph.EP
Trans-Neptunian Binaries as Evidence for Planetesimal Formation by the Streaming Instability
行星在原行星盘中出现的关键一步是由较小的盘成分吸积大小为1-1000 km的星子。这个过程是知之甚少,部分原因是我们缺乏良好的观测限制的复杂的物理过程,有助于星子的形成。在外太阳系,寻找线索的最佳地点是柯伊伯带,在那里,冰冷的星子存活到今天。在这里,我们报告的证据表明,柯伊伯带微行星形成的流动不稳定性,一个过程中,空气动力学集中的卵石块引力坍缩成100公里级的机构。引力坍缩曾被用来解释柯伊伯带中普遍存在的等大小双星。我们分析了新的流体动力学模拟的流不稳定性,以确定模型的期望二元轨道的空间取向。预测的广泛的倾角分布与80%的海王星外双星轨道相匹配的观测。形成模式,这意味着主要逆行双星轨道可以排除。鉴于它适用于广泛的原行星盘条件,预计流动不稳定性种子星子形成也在其他地方的太阳系,超越。
2019-06-26 astro-ph.EP
Col-OSSOS: The Two Types of Kuiper Belt Surfaces
外太阳系起源巡天的颜色(Col-OSSOS)收集了92个柯伊伯带天体(KBO)的高质量、近同时的(g-r)和(r-J)颜色,其中一些收集了(u-g)和(r-z)。我们介绍了调查和数据分析的现状。认识到大多数冰体的光学颜色大致遵循变红曲线,我们提出了一个新的投影的光学近红外颜色,纠正主要的非线性特征的光学近红外沿纵坐标。我们发现证据的分歧,在投影的颜色,呈现自己作为一个对角线空区域的光学近红外。重新分析过去的颜色调查也揭示了同样的分歧。我们将其解释为两个独立的表面类别的证据:红外类跨越了整个光学颜色范围,并广泛遵循变红曲线,而弱红外对象在光学颜色方面受到限制,并且在近红外中不如红外对象明亮。我们提出了一个两类模型。每个类别中的对象由单独的蓝色和红色材料组成,并且颜色范围很广。光谱被建模为具有不同斜率的线性光学和NIR光谱,其在一些过渡波长处相交。这两个类别的基本光谱特性完全再现了在UV-光学-NIR颜色空间($0.4\lesssimλ\lesssim1.4 \mbox{ $ μ $m}$)中观察到的结构,包括在Col-OSSOS和H/WTSOSS数据集中观察到的分叉,冷经典KBO具有比激发物体更低的(r-z)颜色的趋势,以及众所周知的双峰光学颜色分布。
2022-06-08 astro-ph.EP
The Formation of the Collisional Family around the Dwarf Planet Haumea
妊神星是一颗快速旋转的细长矮行星(直径约1500公里),有两颗卫星,并与几个较小的柯伊伯带天体(KBO)的“家族”在类似的轨道上有关。妊神星系统的所有成员都有一个水冰的光谱特征,这一特征与所有其他KBO都不同。妊神星家族成员之间的相对速度太小,不可能是由一个大型前体的灾难性分裂形成的,这是在主带中围绕小得多的小行星形成家族的过程。在这里,我们展示了妊神星系统的所有不寻常的特征都可以用一种新型的巨大碰撞来解释:两个巨大天体之间的擦撞和合并碰撞。擦肩而过的碰撞产生了很高的角动量,从细长的合并体的冰壳中剥离出碎片。这些碎片变成了卫星和家庭成员。巨型碰撞的结果对碰撞参量极为敏感。与主带相比,柯伊伯带中最大的天体质量更大,碰撞速度更慢;因此,巨大碰撞的结果在太阳系内外有很大的不同。柯伊伯带中的矮行星记录了意想不到的大量巨碰撞,需要在太阳系形成的末期发生一个特殊的动力学事件。
2010-03-30 astro-ph.EP
Neptune's Orbital Migration Was Grainy, Not Smooth
柯伊伯带是海王星轨道之外的一群冰冷天体。柯伊伯带复杂的轨道结构,包括与海王星共振内外的几类天体,是海王星迁移到外微行星盘的结果。现有迁移模型的一个突出问题是,它们总是预测过大的共振种群,而观测表明,非共振轨道实际上是常见的(例如,在3:2共振中,主带种群比Plutinos大2-4倍)。在这里,我们表明,这个问题可以解决,如果它是假设海王星的迁移是粒状的,预期从散射遇到海王星与大规模的星子。颗粒状的迁移行为使具有大振动振幅的共振体不稳定,其中一小部分最终在稳定的非共振轨道上。因此,非共振-共振比获得的粒状迁移是更高的,高达10倍以上的参数范围内研究,比在一个模型与平滑迁移。颗粒迁移导致在3:2共振的天平动振幅的分布较窄。当假设30天文单位以下的外行星盘包含1000-4000个冥王星,或约1000个质量是冥王星两倍的天体时,观测结果得到最佳拟合。我们发现,外盘天体最终在柯伊伯带中稳定轨道上的概率为~10^{-3}。总之,这些结果与今天柯伊伯带中只有两个(已知)冥王星质量的天体(冥王星和厄里斯)是一致的。原始盘中冥王星类天体的总质量约为2-8个地球质量(M_Earth),占估计盘质量(M_disk ~ 20 M_Earth)的10-40%。
2016-02-22 astro-ph.EP
The Planet Nine Hypothesis
在过去的二十年里,观测调查揭示了柯伊伯带的复杂轨道结构,柯伊伯带是海王星以外围绕太阳运行的冰冷天体。除了许多容易预测的轨道行为外,新出现的海王星外天体普查显示了无法仅通过与已知的八行星太阳系的相互作用来解释的动力学现象。具体而言,在太阳系的经典观点中,对观测到的轨道半长轴超过$\sim250\,$ AU的物理聚集、选定的柯伊伯带天体近日点与海王星的分离以及高度倾斜/逆行长周期轨道的动力学起源的解释仍然是难以捉摸的。这一新勾勒出的遥远太阳系的动力学结构表明,存在一颗质量为$m_9\sim 5-10\,M_{\oplus}$的新行星,它位于中等倾斜轨道($i_9\sim15-25°$)上,半长轴为$a_9\sim 400 - 800\,$ AU,偏心率介于$e_9 \sim 0.2 - 0.5$之间。本文回顾了观测动机,动力学约束,以及探测这个被称为行星九的天体的前景。
2019-02-26 astro-ph.EP
A machine-generated catalogue of Charon's craters and implications for the Kuiper belt
New York University Abu Dhabi(纽约大学阿布扎比分校);Université de Montréal(蒙特利尔大学)
在本文中,我们使用深度学习模型研究了Charon的陨石坑大小分布。这是由Singer等人(2019)的最新结果驱动的,他们使用手动编目发现直径小于12公里的陨石坑的大小分布斜率发生了变化,转化为小型柯伊伯带天体的缺乏。这些结果得到了Robbins和Singer(2021)的证实,但遭到了Morbidelli等人(2021)的反对,因此需要进行独立审查。我们基于MaskRCNN的模型集合在月球,水星和火星陨石坑目录以及光学和数字高程图像上进行了训练。我们使用一个强大的图像增强方案,迫使模型泛化和转移学习到冰冷的对象。在没有先验偏差或暴露于Charon的情况下,我们的模型发现小于10 km的陨石坑的最佳拟合斜率为q =-1.47+-0.33,大于15 km的陨石坑的最佳拟合斜率为q =-2.91+-0.51。这些值表明,如Singer等人(2019)所建议的那样,15 km左右的坡度发生了明显变化,因此独立地证实了他们的结论。然而,我们的斜率都比Robbins和Singer(2021)最近发现的略平坦。我们的训练模型和相关代码可在github.com/malidib/ACID上在线获取。
2022-06-16 astro-ph.EP cs.CV cs.LG
The Future of Stardust Science
最近的观测表明,太阳系中99%以上的小天体都位于太阳系的外围-柯伊伯带和奥尔特云。柯伊伯带天体可能是保存最完好的冰质微行星的代表,这些微行星在早期太阳系的大部分固体质量中占据主导地位。它们可能包含了从原太阳云继承下来的保存物质,自太阳系形成以来一直保存在低温储存中。尽管它们很重要,但与以陨石为代表的小行星相比,它们在我们收集的地外样品中的代表性相对不足,数量级很多(按质量计,$\sim$ 10 $^{13}$),小行星由通常经过热和水过程强烈改变的材料组成。我们对柯伊伯带天体的理解才刚刚开始触及表面,但已经很清楚的是,我们实验室中非常有限的样本有望极大地扩展我们对太阳系形成的理解。星尘号从已知的太阳系小天体--彗星族彗星81 P/Wild 2--带回了第一批样品,并在一个单独的收集器中从当地的星际介质带回了第一批固体样品。星尘研究的第一个十年产生了超过142篇同行评议的出版物,其中包括15篇科学论文。对这些令人惊叹的样本的分析不断产生意想不到的发现,并提出了关于早期太阳系历史的新问题。我们为未来的星尘分析确定了9个高优先级的科学目标,以解决行星科学中尚未解决的重要问题。
2017-04-06 astro-ph.EP
Planetesimal Compositions in Exoplanet Systems
我们已经使用了最近的调查组成的系外行星的宿主恒星,以调查在这些系统的拱星星云的雪线以外形成的星子凝聚物质的预期组成。在主要的固体形成元素中,我们发现,对于太阳,C和O丰度(特别是C/O丰度比)对这些系统中形成的冰质星子的组成影响最大。计算使用自洽模型的冷凝顺序挥发性冰从星云气体后,难熔(硅酸盐和金属)相冷凝。由此产生的比例的耐火相和冰的星云温度结构和氧化还原条件的范围内计算。亚太阳能C/O系统中的微行星应该富含水冰,耐火材料的含量低于太阳质量,而在超太阳能C/O系统中,微行星应该有更高的耐火材料含量,在某些情况下几乎没有水冰。含碳的挥发性冰和笼形物也变得越来越重要,随着C/O的增加,这取决于假设的星云温度。星云外部早期凝聚物的这些成分变化对于这些系统中的柯伊伯带、巨行星的冰冷卫星以及巨行星大气中挥发物和重元素的富集(超过恒星值)具有重要意义。
2012-08-16 astro-ph.EP
Water ice in the debris disk around HD 181327
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);University of Oviedo(奥维耶多大学);University of Central Florida(中佛罗里达大学);The University of Arizona(亚利桑那大学);Goddard Space Flight Center(戈达德太空飞行中心)
HD 181327尘埃盘中发现水冰,揭示了水冰的动态变化及可能与太阳系柯伊伯带天体的关联。
2026-01-06 astro-ph.EP
Collisional heating of icy planetesimals. I. Catastrophic collisions
本文利用热物理代码 NIMBUS 研究冰质星子在灾难性碰撞中的热演化,通过分析超挥发性物质损失约束参与碰撞级联的最大天体直径,并据此限制原初盘寿命或群体规模。
2023-09-19 astro-ph.EP
On the State of Water Ice on Saturn's Moon Titan and Implications to Icy Bodies in the Outer Solar System
太阳系中水冰的结晶状态取决于冰的温度历史和它所暴露的高能粒子的影响。我们测量了非晶和结晶水冰在10-50 K和10-140 K温度范围内的红外吸收光谱,并进行了系统的实验研究,以探讨通过电离辐射照射剂量高达160 \pm 30 eV的结晶水冰的非晶化。我们发现,通过电子照射,结晶水冰只能部分转化为无定形冰。实验表明,1.65 \mum谱带的一部分(这是结晶水冰的特征)在辐照后仍然存在,其程度强烈依赖于温度。1.65 \mum带的时间演化的定量动力学拟合清楚地表明,热重结晶和辐射诱导的非晶化之间存在平衡,在较高的温度下热重结晶占主导地位。我们的实验表明,在40 K的非晶化是不完全的,与Mastrapa和Brown的结论相矛盾(Icarus 2006,183,207.)。在50 K时,由于热效应的再结晶是强烈的,并且大部分结晶冰存活下来。太阳系中大多数冰冷物体的温度,包括木星卫星、土星卫星(包括泰坦)和柯伊伯带物体,都等于或高于50 K;这解释了为什么在这些物体上检测到的水冰大多是晶体。
2011-03-26 astro-ph astro-ph.EP physics.chem-ph
Thermophysical evolution of planetesimals in the Primordial Disk
由小型冰质星子组成的原始盘,曾经位于距离太阳15-30 AU的位置,在早期的太阳系被巨大的行星迁移所破坏。原始圆盘因此成为现今柯伊伯带、离散圆盘和奥尔特云中天体的来源区域。我提出了热物理代码“数值冰小天体演化模拟器”,或NIMBUS,并使用它来研究原始磁盘的星子的热物理演化之前,其中断。为了了解来自奥尔特云的动态新彗星的行为以及来自散射盘的半人马座和短周期彗星的活动,这种建模是强制性的,这些彗星经过预处理后返回太阳附近。我发现,在原始磁盘中的直径范围为4-200公里的机构失去了所有的CO冰的时间尺度为0.1-10百万年,根据大小,通过结合原太阳和长寿命的放射性核素加热。因此,一氧化碳和其他高挥发性物质需要一个挥发性较低的主机来存储。我考虑了两种可能的宿主:无定形水冰和二氧化碳冰。由于原太阳的高光度,一些原始盘体可能在最高的几十米处持续了显著的结晶、CO:CO2分离和CO2升华。我将讨论如何这可能会影响昏迷丰度比和遥远的动态新彗星的活动。
2022-08-31 astro-ph.EP
Characterization of the Deep, Extended Kuiper Belt in the Galactic Disk
提议利用 Roman Space Telescope 在柯伊伯带开展巡天,发现并测定多达 900 个 KBOs 的轨道,以探测深部柯伊伯带尺寸分布、自转、双星及撞击坑历史,并与 New Horizons 任务及系外行星研究产生协同效应。
2025-03-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Formation, Composition, and History of the Pluto System: A Post-New-Horizons Synthesis
冥王星-冥卫一系统对行星的形成、组成、化学和演化提供了广泛的限制。冥王星是第一个被发现的天体在现在被称为柯伊伯带,它的轨道最终成为一个主要线索,巨行星经历了大量的轨道迁移早期在太阳系的历史。这种迁移与巨行星轨道的早期不稳定性以及柯伊伯带本身的形成有关,柯伊伯带本身来自包括冥王星在内的海王星外小行星盘。冥王星-冥卫一是现在被认为是小行星或矮行星的象征。冥王星远不是一个冰冷、死寂、破碎的冰遗迹,它显示出复杂的地质历史证据,其持续的过程包括构造作用、冰火山作用、固态对流、冰川流动、大气环流、表面-大气挥发物交换、风成过程、大气光化学、微观物理和烟雾形成。尽管冥王星的规模相对较小,但原始的吸积热,长期的内部辐射热释放和外部太阳强迫的组合,当与足够挥发性(因此是移动的)物质相结合时,产生了一个活跃的世界。冥王星可能在吸积过程中继承了大量的有机物质,这可能是其表面和大气挥发物的部分原因。冥王星的主要卫星卡戎显示了广泛的早期构造运动和冰火山活动的证据。因此,矮行星在卫星系统、地质和大气复杂性(如果不是正在进行的活动)方面是真正的行星。它们可能缺少的质量是由数量弥补的,太阳系的大多数矮行星仍然没有被发现。
2020-11-27 astro-ph.EP
New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 AU
本研究利用新视野号SDC测量55天文单位内尘埃数据,发现其通量高于模型预测,探讨辐射压力、光溅射及KBO分布延伸等潜在原因,为理解柯伊伯带及恒星尘埃盘提供关键数据。
2024-01-02 astro-ph.EP physics.space-ph
Deep Drilling Fields for Solar System Science
我们提出了一个黄道深钻场,将发现大约10,000个小而微弱的柯伊伯带天体(KBO)--原始的岩石/冰体,它们在我们的太阳系外部轨道上运行,独特地记录了行星系统形成和演化的过程。主要目标是测量KBO的大小和形状分布下降到25公里,这是一个大小,探测这一人口的早期和正在进行的演变。这些目标可以在总共约10小时的天空时间内实现(五个单独的场,每个场观察2.1小时)。在10年LSST主巡天期间,下游观测将提供颜色和轨道细化,总时间要求为40小时。
2018-12-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
Origin and Evolution of Short-Period Comets
彗星是从外海王星区域(柯伊伯带及更远)进入内太阳系的冰冷物体,在那里它们被太阳辐射加热,并由于水冰的升华而变得活跃。在这里,我们进行端到端的模拟,其中彗星水库形成于早期的太阳系和演变超过4.5 Gyr。行星9(P9)的引力效应,假设在一个很宽的轨道上围绕太阳,包括在我们的一些模拟中。不同的模型被认为是彗星是活跃的,包括一个简单的假设,彗星保持活跃的Np(q)近日点通道与近日点距离q<2.5 au。在我们的模型中产生的活跃彗星的轨道分布和数量进行了比较的意见。黄道彗星(EC)的轨道分布在Np(2.5)=500和没有P9的模型中得到了很好的再现。在P9中,模型EC的倾斜分布比观测到的更宽。我们发现,已知的哈雷型彗星(HTCs)有一个几乎各向同性的倾角分布(只有轻微的偏好,轨道)。在我们的模型中,HTC似乎是返回奥尔特云彗星(OCC)的轨道周期较短的人口的延伸。随着Np的增加,模型HTC的倾角分布变得更宽,但现有的观测数据不足以从轨道拟合中约束Np。需要Np(2.5)>1000以获得与观测一致的大活性HTC的稳态布居。相反,为了拟合回归到新OCC的比率,我们的模型意味着Np(2.5)<10,这可能是因为检测到的长周期彗星比观测到的HTC更小,更容易破坏。
2017-06-22 astro-ph.EP
Trans-Neptunian objects as natural probes to the unknown solar system
海王星外天体(英语:Trans-Neptunian objects,缩写为TNO)是一种冰质/岩石天体,在海王星外带(英语:Trans-Neptunian belt)(或称埃奇奥-柯伊伯带)中移动到海王星轨道之外。与吸积模型的预测相反,这些模型的特征是原行星盘微行星在动态冷轨道上演化(具有非常小的偏心率e和倾角i),在现实中,TNO表现出惊人的轨道偏心率和倾角范围。一些理论模型已经解决了TNO的主要动力学类别的起源和轨道演化,但没有一个成功地复制它们。此外,没有人解释过几个特殊轨道上的物体,或者提供了有见地的预测,没有这些预测,模型就不能根据观测进行正确的测试。基于广泛的模拟的存在下的四个巨大的行星和大量的模型的星子的星子盘,我详细探讨的TNO的动态,特别是他们的(不)稳定的地区在时间尺度上可比的年龄的太阳系,和整个跨海王星区域的共振的作用。我还提出,随着巨行星的轨道历史,原始胚胎(质量相当于火星-地球质量的巨大星子)的轨道演化可以解释外海王星带的精细轨道结构,木星和海王星特洛伊的轨道,以及可能的巨行星的当前轨道。这些原始胚胎最终被巨行星分散,这一过程将巨行星的轨道和原始星子盘都搅拌到40-50 AU的水平。特别是,如果至少有一个这样的原始胚胎(小行星)生存在太阳系的外围,由外海王星带提供的主要限制是最佳满足。
2012-12-26 astro-ph.EP
Chemical reactions in the nitrogen-acetone ice induced by cosmic ray analogs: relevance for the Solar System
研究了40 MeV的$^{58}$ Ni $^{11+}$离子对11 K下凝聚的氮-丙酮混合物的辐解。这些结果是关于暴露于宇宙射线的太阳系物体的研究的代表。在柯伊伯带,海王星外天体(TNOs)区域,探测到丙酮,分子氮和其他小分子,可能存在于冰冷的表面。宇宙射线的轰击引发化学反应,导致更大分子的合成。在这项工作中,破坏截面的丙酮和氮气在固相中确定从一系列的红外光谱在增加离子束注量。对实验结果进行了分析,并与以往纯丙酮实验结果进行了比较。据观察,分子氮柱密度下降非常快,这表明氮迅速离开照射下的多孔样品。丙酮在混合物中的行为证实了由蒸气混合物沉积形成的冰比纯丙酮冰更多孔。在照射过程中由混合物形成的最丰富的分子种类是:C $_3$ H $_6$、C $_2$ H $_6$、N $_3$、CO、CH $_4$和CO $_2$。也形成了一些含氮物种,但产量较低。与纯丙酮的结果相比,丙酮在氮气中的溶解影响了新物种的形成截面:CH $_4$、CO $_2$和H $_2$ CO的形成截面小于辐照纯丙酮的相应值,而CO和C $_2$ H $_6$物种的形成截面则较高。这一事实可以解释存在的C $_2$ H $_6$,即使在冥王星上的地区,CH $_4$是不纯的,但稀释在N $_2$矩阵与不太丰富的物种。这些结果还表明形成了更复杂的分子,如HNCO、乙酸和可能的甘氨酸。
2017-11-23 astro-ph.EP
29P/Schwassmann-Wachmann: A Rosetta Stone for Amorphous Water Ice and CO <-> CO2 Conversion in Centaurs and Comets?
半人马座29 P/Schwassmann-Wachmann 1(SW 1)是一个高度活跃的天体,在半人马座和木星家族彗星区域之间的过渡网关区域(Sarid等人,2019)轨道运行。SW 1在半人马座中是独一无二的,因为它经历了准规则的大爆发,并持续产生CO排放;然而,CO的来源尚不清楚。我们认为,由于它的尺寸很大(约。32公里半径),SW 1可能仍然响应,通过无定形水冰(AWI)转化为结晶水冰(CWI),其外部热环境的快速变化所产生的动力迁移从柯伊伯带的网关区在半人马座地区的内边缘在6 AU。正是这种转换过程是在其静止和爆发阶段从物体释放的大量CO和尘埃的来源。如果正确的话,这些论点有一些重要的预测可通过遥感和原位航天器表征进行检验,包括:对于任何几公里尺度的分散盘KBO过渡到内部系统,AWI转换的CO在Myr时间尺度上的快速释放;到目前为止,SW 1只将其核AWI转换为CWI的50%至65%; AWI转换后的体积变化可能引起下沉和塌陷,但不会引起SW 1的显著物质坡移或陨石坑损失; SW 1的彗发应该含有大量的富含CWI CO2的冰尘颗粒;当SW 1在未来1万年内进入内部系统时,它将是一颗非常不同的JFC彗星。
2022-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR