不用牧羊犬卫星帮忙,矮行星和小行星自己就可以搞定光环

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  太阳系中除了木星、土星、天王星和海王星等大型天体之外,有着奇怪形状的10199号小行星「女凯龙星(10199 Chariklo)」和矮行星之一的妊神星(Haumea)这两个太阳系小天体也拥有光环。根据最新研究指出:这两颗天体由于其不规则形状之故,所以不需要动用牧羊犬卫星(shepherd moon),仅需借由自身引力和快速自转就可以制造并维持光环不致崩散。康乃尔大学天文物理与行星科学中心(Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science)Maryame El Moutamid等人的相关论文发表在自然天文(Nature Astronomy)期刊中。(编注:Chariklo是神话故事中半人马族的凯龙的妻子,或可按音译为凯芮珂龙。)


艺术家想像的女凯龙星(上)和妊神星(下)。图片取自维基百科

  女凯龙星是小型的岩质小行星,轨道位置介在土星和天王星之间,直径约250~300公里,绕太阳一圈长达63年。根据NASA的纪录,它是所谓的半人马族小行星(Centaurs)中最大的。而妊神星发现于2004年12月,是矮行星之一,位于海王星轨道以外的柯伊伯带(Kuiper Belt)中,所以也被归类为海王星外天体(trans-Neptunian object,TNO),绕太阳一圈约需285年,整体外型呈现扁球状,平均直径约1400~1600公里左右。女凯龙星和妊神星的光环都是近两年才发现的,天文学家们自这些发现之后,认为太阳系天体拥有光环很可能比先前认知的还要普遍。

  现行理论认为:基本上是绕行星公转的牧羊犬卫星的引力扭矩(gravitational torque)维持了行星环的形状,令光环不会因扩散而消失。然而,El Moutamid等人的最新研究却显示:妊神星和女凯龙星表面不规则的地形,例如山脉等,可能扮演类似「月亮」这样的引力作用角色,所以才能把光环拢在一起。除引力外,这些天体也可以借由快速自转制造特定的共振来维持光环不致扩散消失。

  El Moutamid表示:对女凯龙星而言,维持光环的主要的作用力来自地形起伏不平,妊神星则是扁平外型出了大力。这些不规则地形导致的不规则引力场,让光环可以恰好处在这些天体的洛希极限(Roche limit)边缘,所以才不会散开。所谓的洛希极限是小天体能最靠近某个大天体,却不被大天体潮汐力扯碎的轨道位置。

资料来源:Cornell University

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