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冥王星附近的神秘的星球

圖文 更新时间:2025-01-25 01:50:38

盡管人類已經擁有了觀測一百億光年外遙遠星系的能力,但對于一百億公裡以外的太陽系,卻依然有些束手無策。說起來這件事有點奇怪,但事實的确如此。

雖然在一百億光年以外,但是有一些星系的亮度卻非常驚人,因此可以被我們觀測到;而在一百億公裡以外的柯伊伯帶,那些小天體本身不能發光,隻能靠反射太陽光,卻又由于距離太,幾乎沒有陽光可以反射,所以極難觀測到。

冥王星附近的神秘的星球(在比冥王星還遙遠的位置)1

從海王星的軌道開始,人類的觀測能力就非常有限了。我們很難直接觀測到那裡的天體,但幸運的是,科學家們還是找到了間接的方法——掩星法。在這些柯伊伯帶天體之外,還有無數的遙遠恒星。當柯伊伯帶天體運行到地球和某顆恒星之間的時候,也就是我們觀測它們的最佳時機。最基礎的,就是我們可以通過這個方法發現柯伊伯帶天體。更深入一些的,還可以觀測其他信息,比如前不久我們發文介紹過科學家利用掩星法觀測冥王星大氣層的研究。

最神奇的是,國外科學家竟然利用掩星法發現了柯伊伯帶天體的巨大衛星!這篇論文已經發表在了arXiv上,并且已經被《天文學與天體物理學》雜志接受。

這顆極有可能擁有衛星的天體,叫做(84522)2002 TC302。顧名思義,這是一顆在2002年的時候被發現的柯伊伯帶天體,并且在此之前也曾經被觀測到過。在2000年至2018年期間,天文學家們利用包括哈勃太空望遠鏡在内的諸多設備,利用至少126個波長對其進行了觀測。在收集、整理了這些觀測數據後,他們獲得了關于這顆小天體的一些寶貴信息。

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(圖片說明:2002 TC302,拍攝于2005年)

研究顯示:這顆天體比冥王星還有更加遙遠,但軌道同樣非常扁,其近日點大約為58.43億公裡,遠日點甚至達到了106億公裡。它圍繞太陽的公轉周期長達417年,并且和海王星達成了共振,公轉周期形成了5:2的比例。

它的尺寸并不是非常大,直徑大約為584公裡(363英裡)。但是,在柯伊伯帶範圍内,它的體積也算是比較突出了。因此,天文學家們一度考慮它是否可以歸類為矮行星。畢竟目前來看,它非常有可能符合矮行星定義的三項标準:圍繞太陽而不是某顆行星公轉、質量已經足以達到流體靜力平衡(即呈現出球形)、引力不足以完全清空自己軌道附近的天體。

它之所以還沒有正式被歸類為矮行星,很大程度上就在于:我們并沒有真的确定它的直徑。畢竟距離太過于遙遠,我們不可能發射探測器實地考察,而且很多測量行星直徑的手段都不适用(畢竟對于它的觀測很大程度上都是間接的)。因此,在沒有确切的定論之前,天文學家不會草率地給它進行歸類。

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(圖片說明:2002 TC302假想圖)

事實證明,天文學家的謹慎是有道理的,因為它的直徑确實有可能有較大的誤差。

2018年1月28日,按照天文學家的推測,它會再次發生一次掩星事件,這是對它進行研究的好機會。因此,歐洲各地的許多天文台都将目光對準了它掩星的方向,借這一次良機對它的尺寸、形狀等物理特性進行研究。掩星當天,意大利、法國、斯洛文尼亞和瑞士的望遠鏡對這次事件進行了16次觀測。就像他們說的,這一次觀測這是迄今為止我們獲得過最好的外海王星天體(trans-Neptunian object)的觀測結果。

當他們把所有的觀測數據彙總起來時,得出了新的結論:我們确實誤算了2002 TC302的尺寸、它的實際直徑大約隻有500公裡(311英裡)。

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那麼問題來了,兩次測量結果出現的84公裡偏差,到底是怎麼出現的呢?天文學家們研究讨論後,提出了一種可能——衛星!如果2002 TC302擁有一顆直徑約200公裡(124英裡)、并且和它的距離隻有大約2000公裡(1243英裡)的衛星,那麼就可以解釋之前觀測到的較大數據了。

這個推測雖然有趣,但是這個數據卻令人難以置信。舉個例子,我們頭頂的月球,和地球的平均距離大約是38.4萬公裡。而這顆理論上的衛星,和2002 TC302之間的距離幾乎隻有地月距離的1/200。我們知道,人眼的分辨能力是有限的,當兩個物體之間過于接近的時候,我們是無法分辨、而是會看作同一個物體的。即使是強大如哈勃太空望遠鏡,也無法将這樣兩顆天體分辨開來。

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另外,這顆理論上的衛星和2002 TC302的尺寸差距也過于接近,直徑比例隻有2:5。目前人類已知的衛星-行星比例最接近的也是月球和地球的組合,比例是1:4,也要和這個理論相形見绌。至于卡戎和冥王星1:2的比例,目前很多天文學家已經認為它們屬于雙行星組合。那麼,2002 TC302和這顆衛星是否也屬于雙行星系統呢?

天文學家指出:和八大行星及附近的小天體相比,柯伊伯帶天體從太陽系形成以來就沒有發生太大的變化。因此,他們始終把這些天體看作是太陽系的時間膠囊。如果我們能夠仔細研究這些天體,将會破解很多關于太陽系形成的秘密。

尤其是2002 TC302,如果它真的有這樣一顆和它尺寸非常接近的衛星,也将有助于我們了解太陽系形成過程中近距離天體之間的相互作用。既然我們認為行星是在引力作用下一點點從小成長到天體級别的,那麼我們也可以通過2002 TC302來了解小型天體的成長過程。

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(圖片說明:小行星2014 MU69,由我國天文學家朱進發現,NASA新地平線号探測器前往拍攝的照片)

有趣的是,在柯伊伯帶,還有一顆天體可能和它有着相同的經曆,那就是天涯海角星(小行星2014 MU69)。天涯海角是1997年由我國天文學家朱進發現的,由于距離遙遠而得名。它的外形非常奇怪,像是一個雪人,由兩個球狀結構組成。2019年,NASA的新地平線号探測器近距離拍攝到了天涯海角的照片,證實了這個形狀。

我們可以想象,天涯海角或許也曾經是兩顆獨立的天體,最終合并在一起了。不過,這個過程顯然溫和得多,才讓它保持了這個結構。幾十億年前,地球也經曆過和另一顆大尺寸天體合并的過程,結果證明并不愉快,地球幾乎被炸碎,重組為今天的形狀,濺起的物質凝聚成了月球。

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(圖片說明:科學家根據天涯海角的照片繪制的假想圖)

或許,2002 TC302的命運就會像天涯海角一樣,和這顆理論上的衛星合并成為更大的“雪人”。誰知道呢,或許它也會被炸碎吧。

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