宇宙可能永远存在,在我们的视野中没有尽头,没有边界。但是我们的太阳系却几乎无法扩展。多年来,不断完善的天文望远镜技术已经可以让天文学家仔细地观察超越海王星以外的范围,由此发现了一批数量快速增加并且散落在太阳系外延的天体。现在许多研究者认为,尽管仍有些无法相信,但是太阳系的边界已经出现在我们的视野中了。

2000年10月在加利福尼亚帕萨提那举行了年度行星科学部会议(DPS),其中一份报告把太阳系的边界定在冥王星轨道之外,大约离太阳50个天文单位(50AU、1个天文单位等于地球到太阳的平均距离)。尽管有一些在45亿年前诞生于太阳系的天体已经从这一位置被抛出,但是天文学家仍没有发现迄今还停留在离太阳50AU出生地处的天体。

哈佛大学史密顺尼天体物理中心的天文学家布莱恩 · 马斯登(Brian Marsden)说,我们中的许多人认为——太阳系“真正止步于海王星”,而冥王星只是一块较大的原始残骸。“这是一场需要技巧的游戏,”尼斯天文台的天文学家布雷特 · 格莱德曼(Brett Gladman)说,“当我检查我们的数据时,我认为并没有真正有关边界的证据。”边界之外几乎没有可以被发现的物质。虽然研究者汇总源于天文望远镜深空观测到的有关边界的证据,但具体的证明仍需要等到2001年对现有数据的比对。

一个渐渐变近的太阳系边界不仅仅只包含着对太阳系领土的暗示。柯伊伯带(形成行星的原始气体、冰块和尘埃遗留下来的一个物质盘)的范围,提供了行星如何形成的暗示。一个50或55AU的边界意味着太阳系的原始行星前结构比我们现今在年轻恒星旁观测到的要小得多,或者它可能非常近的靠近过一颗新生成的恒星——有许多物质被剥离了。

边界的支持者把边界设在柯伊伯带的外延极限上。年轻巨大的行星如木星、土星、天王星和海王星的引力把巨大的球状原始原料抛至遥远的外延,它们在离太阳1万AU处形成了奥尔特云。然而,45亿年后,按照天文望远镜观测后的推算,大约有10万个直径100公里的天体还在海王星以外的柯伊伯带上。

柯伊伯带天体如何达到超越海王星的位置长久以来仍是一个谜。在过去的10年中,天文学家已使用更大型的、他们赖以重任的光探测器——电耦合器件(CCD)——并且把它们安装在大型镶嵌镜面望远镜上。使用这些更具有威力的CCD,天文学家正在更大范围的巡天中探测越来越暗的天体。

直到最近,已发现了超过300个柯伊伯带天体,但是没有一个距离大大超过50AU。在DPS会议上,密歇根大学的天文学家莱恩 · 阿兰(Lynne Allen)和格雷 · 伯斯丁(Gary Bernstein)和亚利桑那大学的行星动力学家瑞纽 · 曼赫塔(Renu Malhotra)报告说,他们发现了24个新的柯伊伯带天体,尽管他们搜寻的灵敏度足以发现65AU处160公里的天体,但这24个新的柯伊伯带天体中没有一个超过53AU。而且加州理工学院的天文学家查德威克 · 托伊洛(Chadwick Trujillo)、夏威夷大学的大卫 · 朱威特(David Jewitt)以及荷兰莱顿大学的珍妮 · 露(Jane Luu)报告说,他们搜寻了一个较阿兰大得多的天区,发现了57个柯伊伯带天体,其中也没有一个越过50AU。“这看起来像是一个边界了,”托伊洛说。阿兰表示同意:“我们可以看到其附近的天体,但是无法看到远处的任何东西。”

这一发现也可以从其他天体观测中得出,但格莱德曼警告这可能是一种假象。“我认为证据并不充分,”他针对新的结果说,“探测这些天体很困难,因为随着距离的增加它们的亮度会暗得非常快。而且这些结果取决于仿效数据的假设模型。”这些假设可能在2001年被详细的解释,格莱德曼说,现在留给天文学家一个较有利的位置来判断太阳系是否会突然地出现边界。

[Science,2000年10月27日]