柯伊伯带雪人形天体成因探析
2019年，美国国家航空航天局的新视野号任务飞掠了柯伊伯带天体486958号阿罗科斯。阿罗科斯呈雪人状——即双瓣结构——这种形态在太阳系外缘十分常见。为何这种雪人状结构如此普遍？密歇根州立大学的科学家指出，答案或许出人意料地简单。图片由美国国家航空航天局／约翰霍普金斯大学应用物理实验室／西南研究所／国家光学天文台提供。
为什么雪人形状在太阳系外围如此常见？
太阳系外侧区域存在大量雪人形状的天体。其中著名的例子是位于柯伊伯带的阿罗科斯（Arrokoth）——柯伊伯带是海王星轨道之外的一个区域，包含冥王星及其他冰质小天体，例如原始星子。事实上，约十分之一的柯伊伯带天体呈雪人形状，天文学家称之为接触双星。研究人员在密歇根州立大学指出，这类雪人形状天体普遍存在的原因可能出乎意料地简单。
密歇根州立大学（MSU）的首席作者杰克逊巴恩斯利用该校网络使能研究研究所的高性能计算中心进行了计算机模拟，结果显示引力坍缩能够自然形成这类雪人形状的天体。巴恩斯的模拟表明，双瓣状天体的形成并不依赖于偶然碰撞或特殊相遇。
密歇根州立大学的合著者塞思雅各布森表示：
如果我们认为有10％的星子天体是接触双星，那么形成它们的过程就不可能是罕见的。引力坍缩很好地契合了我们所观测到的现象。
我们首次近距离观测到的接触双星是阿罗科斯。新视野号探测器曾飞越这个形似雪人的岩石天体。
研究人员在《皇家天文学会月刊》上发表了他们的同行评审论文。
模拟坍塌过程
为寻找能够解释接触双星频繁形成机制的理论，研究人员开展了大量数值模拟。这些模拟还需确保此类天体能够在漫长的时间尺度上维持其独特的形态。以往的其他计算机模型往往导致天体最终演化为单一的、近似球状的结构。而巴恩斯所采用的模拟方法则可使这类雪人状天体长期保持其典型外形。
在太阳系早期，太阳与行星由一片旋转的气体和尘埃盘形成。太阳系外围区域残留着这片原始星云的物质，它们未能聚集成更大的天体。这些柯伊伯带天体栖息于太阳系辽阔的边远地带，过着相对宁静的生活。科学家认为，该区域发生的碰撞事件十分稀少。
在巴恩斯的模拟中，星子由尘埃盘形成，最初是松散的物质聚集体。引力可导致这些天体向内坍缩，进而将其撕裂为两部分；这两部分随后彼此绕行，最终再度合并为一个类似雪人的双叶状天体。在物质分布稀疏的环境中，缺乏其他天体的撞击干扰，因此二者不会再次分离。研究人员指出：
大多数双星系统甚至没有布满撞击坑。
密歇根州立大学的科学家们正致力于构建更为精确的坍缩过程模型。
观察一个雪人形状的物体在坍塌成两部分后又重新连接的模拟过程。
密歇根州立大学的科学家们对引力坍缩过程进行了建模，认为该过程可形成外太阳系中常见的雪人状天体。
直接接触双星状星子的引力坍缩形成
英国皇家天文学会
罕见的柯伊伯带三合体天体或许只是众多类似天体之一
相关知识
柯伊伯带天体是位于海王星轨道外侧、距离太阳约30至55天文单位的冰质小天体，主要由冰、甲烷和氨等挥发性物质构成。它们是太阳系形成初期残留的原始物质，轨道多呈低倾角、近圆形，部分与海王星存在轨道共振。著名的柯伊伯带天体包括冥王星、阋神星和鸟神星等。研究这些天体有助于理解太阳系早期演化及行星形成机制。
BY: Kelly Kizer Whitt
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://earthsky.org/space/snowman-shape-common-in-the-kuiper-belt/
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