发布单位：台北市立天文科学教育馆
天文学家在研究太阳系外围的矮行星——鸟神星时，发现了一个惊人的现象。透过使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和其他天文望远镜的数据，他们发现鸟神星在中红外线波段（MIR）上发出过量的辐射，这种辐射过量无法仅由太阳光加热表面来解释。
图说：哈勃望远镜拍摄的鸟神星与左上方尚未正式命名的小卫星。图源：NASA, ESA, and A. Parker and M. Buie (Southwest Research Institute)
鸟神星是目前已知的最大、最亮的柯伊伯带天体之一。早在之前的观测中，科学家已经利用史匹哲（Spitzer）和赫雪尔（Herschel）太空望远镜观察到其表面有中红外线辐射的过量。然而，这些测量数据未能提供足够的解析度来揭示此现象的详细机制。韦伯太空望远镜最新的观测结果则进一步证实了这一现象，并显示这种过量辐射的温度高达约150K，这远高于鸟神星在距离太阳52天文单位处的理论温度。研究提出两种可能的假设解释这个观察结果，下面来详细介绍：
第一种可能性：鸟神星上的「热点」
科学家认为鸟神星的表面可能有一个「热点」，这是一个不断释放热量的区域。热点或许类似于土星的卫星土卫二上发现的冰火山活动，可将物质从地下带到表面，产生额外的热量。研究指出，这个假设的热点温度约为150K，比太阳光加热的正常表面温度高许多。这个热点的面积约为一个半径10公里的小区域，虽然只占鸟神星总表面的一小部分，但足以解释中红外线的过量辐射。
第二种可能性：鸟神星周围的尘埃环
另一个可能性是，鸟神星周围存在一个由小颗粒组成的环系统。这些颗粒非常细小，直径只有100到200奈米，主要由碳质材料构成。由于颗粒小，散热效率低容易升温，这使得它们能够达到比环境温度更高的温度，并在中红外线波段发出较强的辐射。这样的尘埃环与外太阳系中其他天体，如女凯龙星和妊神星的环系统相似，可能是由小型卫星或其他碰撞过程的尘埃所形成。
图说：鸟神星假设中的环系统随时间演化的过程。这些小颗粒因受到太阳辐射压力和坡印廷-罗伯逊（Poynting-Robertson）效应的影响，寿命约为10年左右。如果尘埃环由单一事件形成，例如一次性喷发或碰撞，则应该已经在数十年间消失。然而持续的观测显示鸟神星的中红外辐射并未随时间减弱，这暗示可能存在持续的物质供应来源。图源：Kiss, Csaba et al. “Prominent mid-infrared excess of the dwarf planet (136472) Makemake discovered by JWST/MIRI indicates ongoing activity.” (2024).
这两种解释都有其有趣之处。持续的热点代表鸟神星可能有活跃的地质活动，例如冰火山，这在遥远的天体上是非常罕见的现象。而尘埃环的假设则代表鸟神星周围可能存在着一个不寻常的环系统，这些颗粒在太阳系外围的天体中扮演了新的角色。研究人员强调，还需要更多的中红外观测来验证这两个假设。他们建议观测鸟神星自转的不同阶段，以确认是否能看到热辐射变化。如果发现辐射随时间变化，将有助于支持热点理论；如果辐射稳定，则可能更符合尘埃环的假设。未来的掩星观测也可以测试尘埃环的存在并确认组成和结构。两种解释之间并不完全互斥，鸟神星的热点活动可能导致了小颗粒的释放和形成环系统，类似于土星的E环由土卫二的水冰喷发所供应的情形。
研究已经投稿至《天文物理学快报》并接受审核，并在线上预印本资料库中留存预印版。（编译/台北天文馆王庭萱）