- 核心空間天文設備:哈勃太空望遠鏡與韋伯空間望遠鏡(JWST);實現可見光高空間分辨率與中紅外極靈敏度互補
- 表面化學成分特徵:探測到原始甲烷冰、水冰及複雜有機託林;爲地球生命水資源地外輸送模型提供直接實證
新發現小天體直徑探測極限推進到約5公里
一個由美國宇航局(NASA)與歐洲航天局(ESA)資助的國際天文學家聯合研究團隊,正式在《天文學雜誌》(The Astronomical Journal)上發表重磅深空觀測科研成果。該團隊創新性地結合哈勃太空望遠鏡(HST)卓越的高空間光學分辨率與詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST)無與倫比的中紅外微弱熱輻射靈敏度,在遠離太陽的海王星外側柯伊伯帶深邃寒冷區域,一舉新發現了27顆直接保留自太陽系嬰兒時期的原始冰凍小天體(Trans-Neptunian Objects, TNOs)。
這批新發現的小天體直徑極小,其最小物理尺寸探測極限一舉推進到了僅約5公里的前所未有量級。在過去數十年的深空天文觀測中,受制於地面望遠鏡的大氣湍流抖動與傳統探測器靈敏度上限,絕大多數已知柯伊伯帶天體的直徑均在數百公里以上,如冥王星與厄里斯。然而,理論天體物理學模型預測,在45億年前太陽系早期原行星吸積盤中,數量最多且最能反映行星形成初始狀態的,正是這些微小的冰質星子碎塊。
韋伯望遠鏡分析27顆天體水冰與甲烷冰
研究團隊利用哈勃望遠鏡的高級巡天照相機(ACS)對預定目標天區實施了長曝光延時追蹤,精準測量出這些微弱天體的軌道偏心率與軌道傾角。隨後,韋伯望遠鏡的近紅外相機(NIRCam)與中紅外儀(MIRI)緊隨其後介入觀測,捕獲了這27顆天體的光譜反射特徵與熱輻射通量。數據分析表明,這批天體中有相當比例屬於極爲罕見的“冷經典柯伊伯帶天體”。這類天體的公轉軌道幾乎呈正圓形,自太陽系誕生以來幾乎從未受到巨大氣態行星引力攝動的暴力撞擊與軌道遷移,因而像一臺臺天然的深空冷凍冰箱,完整凍結了原始太陽星雲的初始化學構成。
光譜分析進一步證實,這些遠古冰質星子的表面富含高純度的水冰、甲烷冰以及受到數十億年宇宙射線轟擊後形成的複雜紅色有機高分子聚合物(託林)。天文學家指出,這27顆微小天體的成功捕獲與軌道定軌,徹底解決了關於外太陽系小天體質量分佈函數的長期學術爭論,不僅爲巨行星早期向外遷移引力假說提供了關鍵的實證觀測約束,更對解開地球早期水資源與前生命有機分子起源之謎具有極其深遠的科學價值。



