木星特洛伊小行星神秘的不对称性终于得到解释

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  木星在环绕太阳公转时并不孤单,两大群小行星被木星和太阳之间的引力作用所困,一前一后前导和尾随着木星。

  这两群小行星统称为特洛伊小行星,迄今为止我们已经确认了超过12,000颗特洛伊小行星,但有一个奇怪的谜团让科学家们感到困惑:位于木星L4前导的希腊营(Greek camp),比L5尾随的特洛伊营(Trojan camp)拥有更多的小行星,即使这两群小行星看起来同样地稳定。

  一组科学团队找到了答案:在太阳系早期,木星快速迁移会扭曲特洛伊小行星的配置,导致L4比L5更稳定。这种机制让L4与L5的小行星群发展出不同演化路径,L4比L5的小行星多约1.6倍。

  L4和L5指的是拉格朗日点,即在2个天体重力交互作用的稳定点。每个双天体系统都有5个拉格朗日点。其中3个拉格朗日点位于2个天体的连线上。剩下的2个,L4和L5,位于双天体中较小的天体之轨道路径,L4前导和L5尾随。

  根据数十年的研究,木星的希腊营和特洛伊营的小行星应该同样多,这2个群的稳定性几乎相同,但希腊营的小行星数量远远超过特洛伊营。为了找出原因,该科学团队根据「早期巨行星不稳定性」的理论来模拟木星的早期演化。

  大航向假说(Grand Tack hypothesis)可以解决太阳系的几个问题,它表明木星先朝向太阳移动,然后再向外移动到当前距离。

  根据该研究团队的模型,特洛伊小行星的不对称性在木星快速迁移期间形成,木星向外移动时,特洛伊营会丢失;另一方面,希腊营在木星向内迁移的过程中丢失。该团队的模型更表明,木星向外迁移的次数多于向内迁移的次数,导致希腊营的数量较多。

  这与2019年的一项研究不同,该研究发现不对称性仅仅是木星向内迁移的结果,但是它更符合大航向假说。

  就目前而言,该模型是一个非常有趣的起点,但研究人员指出它相对粗糙。未来的研究可能会致力于建立更精细的模型,以发现木星迁移的数量、顺序或长度是否与特洛伊小行星的数量相关。

  目前的研究也没有考虑土星、天王星或海王星的潜在影响。为了获得更准确的结果,可以包括这些天体的影响。

  另外,确认更多的特洛伊小行星将能更准确地描述这些对象的数量,这也将有助于完善未来的分析。

  该研究已发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上。(编译/台北天文馆施欣岚)

资料来源:Science Alert

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