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矮行星——阋神星

哈勃空间望远镜拍摄的冥王星

  北京时间11月2日消息,据国外媒体报道,2006年,在布拉格召开的第26届国际天文学联合会(IAU)会议上通过决议,剥夺了冥王星作为太阳系大行星的地位。这是它1930年以来一直享有的荣誉,而如果冥王星想要找出造成这一切的元凶,那一定是非阋神星(Eris)莫属。

  冥王星的厄运

  长期以来,冥王星一直不缺嘲笑者——人们嘲讽它作为大行星之一个头太小,连轨道也是不规则的。但是这一切至少都没有能动摇它作为太阳系第九大行星的地位,直到2005年,一切都发生了变化。

  当时,美国加州理工学院的天文学家迈克·布朗(Mike Brown)在巡天搜索时找到了一个微弱暗淡的光点,这是一个冰冻的世界,其轨道距离比冥王星还要远上3倍。布朗教授致力于在太阳系边缘的柯伊伯带搜寻类似天体已有数年。但是多年来他所找到的柯伊伯带天体的直径都小于2320公里——这是冥王星的直径。

  但是这个光点不同(当时布朗称呼它为齐娜:Xena,后来才由国际天文学联合会正式命名为阋神星),很明显它的直径似乎要更大一些。这一发现立即引起全球关注:如果冥王星是一颗大行星,那么比它还大的齐娜当然也应该被归入大行星的行列。可是这样一来,我们是否也该把创神星(Quaoar)和赛德娜(Sedna),以及其它几颗虽然稍小于冥王星,但差距并不大的天体算作大行星呢?

  最终,国际天文学联合会绕开了这一大堆棘手的麻烦,直接宣布将冥王星降级,和其他几颗较大的天体一并归入一类新定义的天体类型:“矮行星”。这一做法立即激怒了全世界的冥王星支持者们——这其实是一个非常有趣的现象,太阳系各大行星中只有冥王星有这样狂热的粉丝,火星,水星或者木星都没有这样的现象。然而布朗教授还要给这些人伤口上再撒上一把盐:他写了一本书,名字叫做《我是怎样杀死了冥王星以及为何它是活该被宰》。

  绝望的冥王星粉丝们心中所抱有的最后一丝希望在于科学家们很难精确地测定出阋神星的大小,或许最终将会证明冥王星仍是它们中间最大的一个。即便真是这样的结果也不会让冥王星重新回到大行星的行列,不过无论如何,这样一来至少可以让他们受伤的心灵得到一丝安慰。

  冥王星姊妹?

  现在,一个天文学家小组终于对阋神星的直径进行了高精确的测量,结果显示这颗矮行星的大小或许比冥王星稍大,也有可能稍小,不管怎样,两者的差距非常小。相关的论文已经发表在了最新一期出版的《自然》杂志上。不过这样研究中最令人瞩目的还不是这个直径数据。根据论文第一作者,法国巴黎天文台的布鲁诺·斯卡迪(Bruno Sicardy)介绍,测量显示阋神星的质量数值要比冥王星高出大约27%。除此之外,它的表面反照率极高,用斯卡迪的话说“比新下的雪还白”。

  斯卡迪说:“测定一颗远在240亿公里之外天体的大小可不是一件容易事,这就相当于相隔100英里(约合160公里)去测定一枚硬币的大小。”即便调用强大的哈勃空间望远镜,阋神星看上去仍旧是一个没有任何细节的光点。进行这样的测量只有一种办法:等待它从一颗遥远的背景恒星前面经过,这种现象叫做掩星。当发生掩星时,你需要做的就是精确地测定背景恒星从被遮掩到重新出现所经历的时间长短,这样便可以计算出掩星体的直径大小。两年前,斯卡迪和他的同事们发现了一颗非常好的候选背景恒星,不过他们当时还不能非常肯定它会和阋神星发生掩星现象,直到两者非常接近时才最终确认。斯卡迪解释说:“你必须知道这颗恒星的位置,以及阋神星的轨道,精度必须非常非常高。”

  幸运的是,他们交了好运。去年11月份,掩星发生了。斯卡迪说:“这简直太棒了!这颗恒星先是消失,随后再次出现。”他比任何人都明了这项工作其中的艰辛。

  如果仅使用一台望远镜对这一掩星过程进行记录,结果的精确性将大打折扣,因为你无法确定这颗恒星究竟只是擦过阋神星的边缘,还是真的从它的视圆面后方正中部位经过。但是他们使用的是两台望远镜。这两台望远镜都位于智利,它们都记录到了这次掩星。这两台望远镜的位置相距足够远,这使得小组能够借助三角法进行相关计算。

  假设阋神星是圆形的(这是非常合理的假设),他们便可以根据这些获得的数据计算出整个圆盘面的大小。他们得到的结果是:2326公里,误差0.5%。尽管看起来误差值非常小,但是这个数据实在太不凑巧,它恰恰落在冥王星直径数据范围。这样一来便造成这样一种局面:如果采用最大估算值,那么阋神星应该比冥王星大一些,但是如果采用最小估算值,阋神星就比冥王星小了。

  而问题到这里还没完,和阋神星不一样,冥王星拥有一层薄薄的大气层,因此当它发生掩星时,背景恒星不会立即消失或出现,而是会经历一个渐变的过程,这样就给对冥王星进行的直径测量工作带来巨大的困难和不确定性。因此冥王星的直径事实上很可能比阋神星要小数十公里,但也有可能要大上数十公里。

  展望未来

  不过不管冥王星究竟尺寸多大,对于天文学而言这并不十分重要。引起天文学家们注意的是阋神星出乎意料的大质量,因为这意味着它的冰雪表面之下可能隐藏着比冥王星要多得多的岩石物质。正如布朗教授在自己的博客中写的那样:“我想,为了搞清楚冥王星和阋神星之间究竟为何会如此不同将够我们忙上好几年的了。”

  除此之外,天文学家们还必须解释为何阋神星表面的反照率会如此之高。按照一般的理解,随着时间的推移,尘埃的沉降以及宇宙射线的轰击将让其表面发生“风化”而逐渐变得暗淡,但是阋神星却仍然保持着一种“年轻”的姿态。对此,天文学家们已经提出了一种观点,那就是由于阋神星拉长的高偏心轨道,当它运行至近日点附近时由于温度上升,其表面的冰雪物质有一部分将融化并形成一层薄薄的大气层,而当它开始逐渐远离时,温度降低,大气重新凝结下沉,覆盖老旧的表面,从而一直得以保持其“新鲜”的表面。斯卡迪说:“不幸的是,我们还需要等待250年才能验证这一理论。不过由于冥王星现在正在逐渐远离太阳,因此或许相反的过程将在冥王星上发生。斯卡迪说:“在未来20年内,我们预计将会目睹冥王星逐渐变亮的过程。”这是因为随着冥王星远离太阳,其稀薄的大气层应当会逐渐冷凝并降落至其表面——如果这一理论正确的话。

  不过天文学家们或许不必等待那么久:斯卡迪和他的小组已经锁定了柯伊伯带中另外一些天体的掩星时机,他们将对其进行观测,并测定它们的大小和密度,从而帮助理论学家们完善他们的观点。

  而与此同时,布朗教授对此甚至持有更加令人兴奋的观点,他说:“那里一定还存在着更大的天体,我相信冥王星和阋神星都会相形见绌的,这只是时间问题。”当然,在那之前或许地球上又会出现一大批的阋神星粉丝群了。(晨风)

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channelId 1 1 240亿公里外发现冥王星姊妹星(图) 1 长期以来,冥王星一直不缺嘲笑者——人们嘲讽它作为大行星之一个头太小,连轨道也是不规则的。但是这一切至少都没有能动摇它作为太阳系第九大行星的地位,直到2005年,一切都发生了变化