在太陽系的遠處有一個叫做柯伊伯帶的區域。在海王星的軌道之外，這個由冰體組成的環形地帶是行星形成初期留下的。往往純凈的柯伊伯帶天體有各種形狀和大小。有些是成對或成群的，而有些則有環或衛星。它們表現出各種各樣的顏色，這可能表明不同的形成歷史或不同的陽光照射。
這些柯伊伯帶的居民可以讓天文學家了解到很多關於我們的太陽系是如何形成的。NASA的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡於2021年12月25日發射，在完成部署后不久將對這些天體的種類進行檢查。
在海王星的軌道之外，一個由數千顆矮行星和其他相對較小的天體組成的多樣化集合居住在一個被稱為柯伊伯帶的區域。這些通常是我們太陽系行星形成時期的原始遺留物被稱為柯伊伯帶天體或跨海王星天體。NASA的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將在一系列名為保證時間觀測(Guaranteed Time Observations)的項目中檢查這些冰冷的天體。其目的是為了更多地了解我們的太陽系是如何形成的。
來自康奈爾大學的Jonathan Lunine表示：“這些是處於太陽系形成的墓地的天體。它們處在一個可能持續數十億年的地方，而在我們的太陽系中這樣的地方並不多。我們很想知道它們是什麼樣子的。”據悉，Lunine是韋伯跨學科科學家，他將利用韋伯來研究其中一些目標。
通過研究這些天體，Lunine和他的同事們希望了解早期太陽系中存在哪些冰層。這些是顯示地質和大氣活動的最冷的世界，因此科學家們也有興趣將它們跟行星進行比較。
雖然柯伊伯帶天體非常寒冷和微弱，但它們在紅外光中發光，其波長超出了我們人類眼睛所能看到的範圍。韋伯是專門為探測紅外光而設計的。為了研究這些遙遠的天體，科學家們主要將使用一種叫做光譜學的技術，該技術將光分成各個顏色以確定跟該光相互作用的材料的屬性。
種類繁多
柯伊伯帶的居民有各種形狀和大小。有的成對或成群居住，有的則有環或衛星。它們表現出廣泛的顏色，這可能表明不同的形成歷史或不同的陽光照射。
“有些似乎顏色更紅，有些則更藍。為什麼會這樣？”負責太陽系觀測的韋伯跨學科科學家Heidi Hammel說道，“通過利用韋伯，我們將能獲得有關表面化學的信息，這也許能為我們提供一些線索以了解為什麼在柯伊伯帶有這些不同的種群。”Hammel是華盛頓特區大學天文學研究協會(AURA)的科學副主席。
被踢出俱樂部
在木星和海王星之間並穿過一顆或多顆巨行星的軌道有一個不同的天體群，被稱為半人馬座。這些是被從柯伊伯帶中彈出的小型太陽系天體。除了觀察目前的柯伊伯帶天體，這些韋伯計劃將研究這些已經被“踢出俱樂部”的太陽系天體。這些前柯伊伯帶天體的軌道受到了極大的干擾，這使得它們大大靠近太陽。
“由於它們穿過海王星、天王星和土星的軌道，半人馬星的壽命很短。所以它們通常只存在約1000萬年。等到那時，它們跟其中一個主要行星發生了非常強烈的相互作用，它們要麼被拋入太陽，要麼被拋出太陽系。””馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的John Stansberry解釋道。Stansberry正在領導一個不同的團隊，該團隊將利用韋伯來研究柯伊伯帶天體。
韋伯將研究的另一個天體是海王星的衛星Triton（海衛一）。海衛一是這個冰巨人的13顆衛星中最大的一顆，它跟冥王星有着許多相似之處。Hammel索道：“儘管它是海王星的衛星，但我們有證據表明，它是一個柯伊伯帶天體，在過去的某個時候離海王星太近了，它被捕獲到海王星的軌道上。1989年，旅行者2號探測器對海衛一進行了研究。該航天器的數據將為我們的韋伯觀測柯伊伯帶天體提供非常重要的‘地面真相’。”
目標的抽樣調查
以下是韋伯將觀測的幾十個當前和以前的柯伊伯帶天體中的一小部分：
冥王星和冥衛一：矮行星冥王星和它最大的衛星卡戎是柯伊伯帶中最著名的兩個居民。冥王星擁有大氣層、霧霾和季節。它的表面有地質活動，其內部可能有海洋。除了卡戎之外，它還有另外四顆衛星。冥衛二、冥衛三、冥衛五和冥衛三。韋伯的數據將補充NASA的新視野號航天器在2015年飛過冥王星系統時進行的觀測；
鬩神星：鬩神星幾乎和冥王星一樣大，是太陽系中第二大的已知矮行星。在最遠的地方，神秘的鬩神星距離太陽的距離是地球的97倍以上。由於它的距離，它很難被觀測到，但韋伯將告訴科學家們關於它的表面有什麼樣的冰層的相當多的信息；
塞德娜：塞德娜具有深紅色的色調，它實際上位於主要的柯伊伯帶之外。它完成一個軌道大概需要11400年，而這個高度拉長的軌道的最遠點估計是地球與太陽距離的940倍；
妊神星：這個巨大的、快速旋轉的天體呈蛋形，科學家們想知道原因。除了衛星之外，它似乎還有一個環形系統。通過韋伯，科學家們希望能更多地了解這些環是如何形成的；
Chariklo：最大的半人馬座，Chariklo還是第一個被發現有環形系統的小行星。它是繼土星、木星、天王星和海王星之後在我們太陽系中發現的第五個環狀系統。據信這些環的寬度在2到4英里之間。
另一個項目，稱為Target of OPPOrtunity，它將觀測一個柯伊伯帶天體從一顆恆星前面經過。這種類型的觀測被稱為掩星，可以顯示出一個天體的大小。
少數飛過柯伊伯帶天體的航天器只能在很短的時間內研究這些引人入勝的天體。有了韋伯，天文學家可以在較長的時間內瞄準更多的柯伊伯帶天體。其結果將是對我們太陽系最早的歷史有新的認識。
詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在2022年完成部署后將成為世界上最重要的太空科學觀測站。韋伯將揭開我們太陽系的神秘面紗、將目光投向其他恆星周圍的遙遠世界並探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。