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哈勃望远镜发现鸟神星卫星:直径160公里亮度要暗1300倍

字号+ 作者:admin 来源:来源于网络 2016-05-05 08:43 免责声明

新浪科技讯 北京时间4月29日消息,据美国宇航局官方网站报道,刚刚度过自己26岁生日的“老兵”哈勃空间望远镜近日再立新功:在外太阳系的矮行星之一——鸟神星的......

新浪科技讯 北京时间4月29日消息,据美国宇航局官方网站报道,刚刚度过自己26岁生日的“老兵”哈勃空间望远镜近日再立新功:在外太阳系的矮行星之一——鸟神星的周围发现了它的一颗卫星。鸟神星是太阳系内目前受国际天文学联合会(IAU)正式承认的5颗矮行星之一,也是柯伊伯带区域内亮度仅次于冥王星的第二亮天体。

这颗小卫星被临时编号为S/2015 (136472)1,并有了一个“MK 2”的昵称。这颗小卫星的亮度比鸟神星要暗弱1300倍。观测发现这颗小卫星位于距离鸟神星大约1.3万英里(约合20921公里)的位置上,其直径大约为100英里(约合160公里)。相比之下,鸟神星直径大约870英里(约合1400公里)。鸟神星本身也是在2005年才首次被发现的,其名字“Makemake”是用太平洋复活节岛上土著人文化中的创造之神的名字命名的。

柯伊伯带是海王星轨道外侧的一个环状区域,这是大约45亿年前太阳系形成初期遗留下来的冰冻残留物分布区,几颗矮行星就在这里围绕太阳运行。其中的一些此前就已经被发现拥有卫星,但对于鸟神星而言这是首次被发现其周围存在卫星。

取得这项发现的观测工作是在2015年4月份利用哈勃空间望远镜的“广角相机3号”设备开展的。哈勃望远镜拥有观察明亮天体周围暗弱天体的独特能力,再加上其强大的分辨率,让天文学家们得以从鸟神星强烈的光辉中将这颗小卫星辨别出来。相关结果已经在近日的《小行星电子通报》(Minor Planet Electronic Circular)中进行了报告。

这张由哈勃空间望远镜拍摄的图像显示出鸟神星被发现的第一颗卫“MK 2”。这颗小卫星在图像中位于鸟神星上方,由于鸟神星强烈的光辉,它相比之下显得非常暗弱,几乎难以看到 这张由哈勃空间望远镜拍摄的图像显示出鸟神星被发现的第一颗卫“MK 2”。这颗小卫星在图像中位于鸟神星上方,由于鸟神星强烈的光辉,它相比之下显得非常暗弱,几乎难以看到

在研究中,科学家们使用了他们在2005年,2011年以及2012年时用来发现了冥王星附近多颗小卫星相同的哈勃观测技术。先前的研究显示鸟神星周围空间并不存在其他天体。这项观测任务的负责人,美国宇航局西南研究所的阿列克斯·帕克(Alex Parker)表示:“我们的初步估算显示这颗小卫星相对我们的观察角度是侧面朝向地球,这就意味着很多时候当你对其进行观测时,很容易因为被淹没在鸟神星的光芒中而无法看到。”

一颗卫星的发现对于这个矮行星系统拥有重要意义。通过对这颗卫星轨道的测算,天文学家们能够计算出这一系统的质量大小并据此推算其演化过程。另外,这颗小卫星的发现也进一步增强了科学家们此前的观点,即很有可能绝大部分的矮行星都是拥有卫星的。

帕克表示:“鸟神星属于较为少见的类冥王星天体,因此找到它的卫星具有重要意义。这颗卫星的发现将赋予我们重要的机会对鸟神星开展详细的多的研究,而这在此前没有发现卫星的情况下是难以实现的。”

当然,鸟神星卫星的发现将进一步增加鸟神星与冥王星之间的相似程度。这两个天体的表面都已经被证实覆盖着凝结的固态甲烷冰。就像此前科学家们对冥王星所做的研究那样,对这颗新发现小卫星的研究将很快得到鸟神星的密度数据。这将是一项飞船关键的结果,因为它将让科学家们判断这两颗天体的整体物质组成是否相似。美国宇航局西南研究所的研究组负责人马克·博依(Marc Buie)表示:“这项新发现揭开了外太阳系比较行星学的新篇章。”

研究人员未来还将需要更多的哈勃观测时间以便确定这颗卫星的运行轨道是圆形的还是椭圆形的。初步的估算显示,如果这颗卫星的轨道是圆形的,那么它的公转周期将是大约12天或者更长时间。

艺术示意图:鸟神星和新发现的小卫星。鸟神星系统到太阳的距离要比地球到太阳的距离远50倍以上艺术示意图:鸟神星和新发现的小卫星。鸟神星系统到太阳的距离要比地球到太阳的距离远50倍以上

确定这颗小卫星的轨道形状将帮助科学家们判断其成因。一个紧凑的圆形轨道往往意味着MK2卫星可能是鸟神星与另外一颗柯伊伯带天体相互碰撞之后的产物。但如果这颗卫星拥有一个拉长形轨道,那么它是一颗被鸟神星引力场捕获的柯伊伯带小天体的可能性将会大得多。但不管是哪种可能性,其发生时间一般都在数十亿年之前,当时的太阳系还非常年轻。

这项发现或许还将有助于解决另外一个与鸟神星有关的问题。此前对这颗矮行星开展的红外波段观测显示其表面几乎完全是明亮的,温度很低,其中部分区域的温度似乎要比其他区域稍稍更温暖一些。天文学家们认为这种温暖区域的成因可能是由于这些地区地表颜色稍暗,因此会吸收更多的太阳光。然而,除非鸟神星处于一种特殊的朝向状态,否则随着鸟神星的自转,这些暗色区域的分布也应该会发生相应变化才对。但这样的变化迄今从未被观测到过。

此前开展的这些红外波段观测分辨率不够高,未能将MK 2与鸟神星本体区分开。研究组根据哈勃空间望远镜的最新观测结果,提出此前在红外波段中观测到的那些相对温暖的区域成因其实很简单,那就是MK 2卫星暗色的地面。

科学家们提出了很多设想来解释为何MK 2卫星会拥有木炭一般黑暗的地表,即便其围绕公转的矮行星的地表颜色跟白雪一样洁白。其中的一种观点认为,与体型较大的天体,如鸟神星等不同,MK 2由于自身引力太弱,无法像鸟神星那样形成一个明亮的冰雪地壳,而是在阳光作用下不断发生升华,即从固态变为气态并散失,从而暴露出下部的暗色物质。如果情况的确如此,那么这颗小卫星就更像是一颗彗星或者其他柯伊伯带天体,后者中的很多地表都是由一层暗色的物质覆盖的。

当冥王星的卫星冥卫一在1978年被首次发现之后,天文学家们迅速计算出了冥王星系统的质量。根据新的计算结果,科学家们发现这颗当时还属于大行星的天体的质量要比在1930年代最初发现它时估算的质量数值小数百倍。由于冥卫一的发现,天文学家们突然之间意识到冥王星和其他大行星之间存在着明显的差异。帕克指出:“这就是一颗卫星的发现将能够带来的测量精度的革命性改进。”

哈勃空间望远镜是一项由美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)联合实施的大型国际合作项目。马里兰州格林班特的美国宇航局戈达德空间飞行中心负责哈勃望远镜的运行管理;马里兰州巴尔的摩的空间望远镜研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作,STScI本身是由美国大学天文研究协会(AURA)负责管理的。(晨风)






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