中央硏究院外太陽系起源巡天計劃尋找遙遠的碰撞殘骸

位於太陽系的邊陲區，遠至海王星軌道以外的地方，有著數量很多的小天體，它們是行星形成所殘餘的冰質物體。雖然這些遙遠的小型冰體很不容易發現及觀測，但其軌道特性和表面組成卻是太陽系形成和演化的關鍵線索。外太陽系起源巡天計劃（the Outer Solar System Origins Survey，簡稱 OSSOS）利用夏威夷毛納基峰「加法夏望遠鏡」完成，在1,209平方度的天區內，發現一千多個海王星外天體（trans-Neptunian objects，簡稱 TNOs）。

在此大量發現中，包含了3個可能是屬於妊神星家族（Haumea Family）的天體。一般認為，妊神星家族是在幾十億年前的一場大碰撞中形成，目前識別是否為家族成員的大概依據為：有無相似的軌道元素、表面是否顯示有水冰。雖然位於火星跟木星之間的小行星帶裡有著一百多個由碰撞產生的家族，但目前在海王星外的古柏帶（Kuiper Belt）中確認的「碰撞家族」仍只有這一個。如果我們能夠更加瞭解這個古柏帶碰撞家族的碰撞歷史，將更能探知古柏帶中的碰撞機制及其他關鍵的動力學資訊，也更能幫助我們搜尋其他未知海王星外家族的天體。

在外太陽系起源巡天計劃中發現三個可能為妊神星家族成員的天體，最為令人驚訝的是它們都比預期的大很多和明亮很多。中研院天文所博士後研究員 Rosemary Pike 表示：如果外太陽系起源巡天計劃的調查天區裡真的有小型妊神星家族成員的話，我們應該會有所發現才對。因為，對多數的海王星外天體來說，小顆的海王星外天體數量一定會遠大於大顆的海王星外天體，但是這個計劃並沒有發現那麼多的小顆妊神星家族成員，是令人非常訝異的。既然外太陽系起源巡天計劃發現了一至三個大顆妊神星家族成員，所以它也應該找到十至三十個小妊神星家族成員才對，但是這些小體型的物體消失了！

Rosemary 進一步說明：我們經過仔細地檢測了巡天觀測靈敏度，以及妊神星家族軌道分佈的模型，確定得到結論是：妊神星家族裡的小型天體數量明顯少於其它海王星外天體族群。在電腦模型中，我們以緩斜率大小分佈可以描述這個觀測結果。由於外太陽系起源巡天計劃對觀測的偏差有非常好掌握，這讓我們能夠對妊神星家族的大小分佈，首次在統計上進行嚴格測試，並且也第一次對古柏帶中究竟有多少數量的妊神星家族成員提供一個較精確的約束值（robust constraint）。

【圖、文：節錄自中央研究院天文及天文物理研究所2019年8月27日新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《自然天文學》期刊