Arrokoth的起源：在太阳系边缘的“雪人”的诞生

在TÜBENEN的德国科学家合作中，在The Technion的物理学院开发的模型解释了Arrokoth的独特属性 - 在太阳系中遇到的最遥远的物体。研究团队的结果在太阳系边缘形成了Kuiper皮带对象，小行星样物体的新灯，并用于了解太阳系形成的早期阶段。

研究人员在大自然上发表的调查结果解释了“雪人”的独特特征，以正式地称为Arrokoth。它是系统中最远的对象，并通过新的地平线特派团去年首次拍摄的图片。

这篇故事于2006年开始，当时第一次派出新的视野机器人航天器时，近距离看看太阳系中的最后一个星球，冥王星尚未见面，并研究其特征和研究其特征地形。发布后，新的视野固定了冥王星的轨迹，开始持续约9年的长途旅程。为了不浪费燃料和资源，其大多数系统被放到“睡眠”，直到它接近其目标冥王星。

与此同时，回到地球上，国际天文联盟决定将冥王星从其状态作为一个星球到矮星。简而言之，新的地平线机器人宇宙飞船被派去调查一个星球，睡着了，醒来发现冥王星不再被认为是一个星球。但这并没有减损使命的重要性。新的视野提供了冥王星及其月亮凉棚的壮观形象，并提供了现在仍在调查的宝贵科学信息，并且可能会多年来研究。这些研究将提供重要的输入，以了解太阳系的形成，特别是Kuiper皮带。

来自新的地平线空间数据的原始联系二元kuiper皮带对象2014 mu69的综合图象。（图像旋转。）

但是新的地平线冒险还有更多。虽然冥王星是太阳系远端最大的物体，但它不是唯一一个。除了海王星之外，在一个名为Kuiper皮带的地区，有许多小行星物体的大小范围从几英尺到数千英里的大物体。该区域的条件与太阳系的内部区域中的“姐妹”小行星相比不同（尤其更冷），而Kuiper皮带对象通常由更冰冷的材料组成。即使在抵达冥王星之前，计划新的地平线宇宙飞船仍然有足够的资源，留下了足够的资源，以密切关注另一个kuiper皮带对象，如果可以发现这些物体与宇宙飞船的原始轨迹不太太远。

2014年6月26日，在寻找此类对象的广泛调查之后，哈勃太空望远镜识别了一个。在该识别之后，新的视野研究团队设计了宇宙飞船的轨迹，以便在完成绘制冥王星的使命后，它将通过新发现的对象。五年后（2015年与冥王星遇到四次），对象的新地平线。2019年1月1日，由于新的地平线航天器距离酒店仅有3,500英里，人类赢得了一枚小牛皮蛇带对象的第一个特写镜头。

在其第一个图像到达之后，Kuiper皮带对象（迄今为止已知为2014 Mu69）被昵称为“雪人”，因为其独特的外观（见上文照片）。最初称为IT Ultima Thule的新视野研究人员（拉丁语中“世界边缘”），因为它在太阳系边缘的遥控位置）。但对象最终获得了专业名称：486958 Arrokoth，用于“天空”或“云”（现在已灭绝）Powhatan本土语言。

新的视野照片和收集的信息为科学界提供了有关雪人的丰富信息：这是一个30公里的接触二进制文件，包括两个不同大小的裂片，与薄颈（见图）相互连接，似乎是两个较小的kuiper带物体的产品，它碰撞形成Arrokoth。

虽然已经提出了各种模型来解释Arrokoth的形成及其特殊的特性，但这些遭遇了主要挑战，并且无法解释雪人的重要特征，特别是其围绕本身的缓慢转速及其大的倾斜角度。在本性文章中，技术研究人员提出了新的分析计算和详细模拟，解释了Arkooth的形成和特征。

该研究由博士领导。学生Evgeni Grishin，Postdoc博士Urial.Malamud博士及其主管教授Hagai Merets，与德宾登的德国研究小组合作。

“在Kuiper皮带中的两个随机物体之间的简单高速碰撞会破碎它们，因为它们可能主要由软冰制成，”格兰宾先生说。“另一方面，如果两个身体在圆形轨道上互相轨道（类似于地球轨道轨道），然后慢慢地旋转到更轻微地彼此接近并进行接触，Arrokoth的旋转速度将极大高，而测量的速度实际上关于这种预期的速度非常低。Arkokoth完全旋转，“一天”，需要15.92小时。另外，它的倾斜角度（相对于太阳围绕其轨道的平面）非常大 - 98度 - 所以它几乎是相对于其轨道的侧面，本身就是一个特征。“

“根据我们的模型，这两个身体互相旋转，但由于它们在阳光周围旋转，它们基本上构成了三重系统，”他继续。“这种三重系统的动态复杂且众所周知被称为三体问题。已知引力三重系统的动态非常混乱。在我们的研究中，我们表明系统没有以简单有序的方式移动，而且也没有以完全混乱的方式表现。“

“通过宽偏心，椭圆形轨道的速度，通过缓慢（世俗）的演变，与太阳轨道的轨道周期相比，速度较大，速度迅速，”围绕着太阳的轨道，比较慢。““我们可以表明这种轨迹最终导致碰撞，这一方面会慢，而不是粉碎物体，但另一方面，产生一个缓慢旋转的高倾斜物体，与Arrokoth属性一致。”

“我们的详细模拟确认了这幅画，并产生了与Arrokoth的雪人外观，旋转和倾向非常相似的模型，”马拉曼博士总结说。

研究人员还研究了这种过程有多稳健，并且发现它们可能与所有Kuiper带宽二进制文件的多达20％相当常见，并且可能以类似的方式发展。

到目前为止，研究人员表示，它不可能解释Arkook的独特功能。这是一个反向直观的结果，但是在这种配置中碰撞的可能性实际上随着初始二进制被更广泛分开的（但仍然绑定）并且初始倾斜角度更接近90度。

“我们的模型解释了碰撞的高可能性以及今天统一系统的独特数据，实际上预测了在Kuiper皮带中的更多物体，”格兰宾先生说。“事实上，甚至冥王星和夏隆的系统可能已经通过类似的过程形成，并且它们似乎在太阳系中的二元和月球系统的演变中发挥着重要作用。

参考：“（2014年）MU69样kuiper皮带联系二十因素的宽二元起源”由Evgeni Grishin，Uri Malamud，Hagai B. Perss，Oliver Wandel和ChristophM.Schäfer，4月22日，Nature.doi：
10.1038 / s41586-020-2194-z