在太陽系外圍,發現一個不可思議的星環!它的存在難以理解

在距地球大約45個天文單位的地方,有一個被稱為 創神星的矮行星

2023年2月天文學家發現它存在著一個不可思議的環,它出現的位置,難以理解, 超出了目前我們對行星環的認知。
創神星基本數據創神星是于2002年6月5日被發現,它的位置是位于柯伊伯帶之內。

發現創神星的帕洛瑪天文台
柯伊伯帶是太陽系最外圍的一圈環狀結構,位于這里的天體,基本都是由水冰構成的冰質天體。
像我們熟知的冥王星,便是這里最具代表的一個。

柯伊伯帶示意
對于柯伊伯帶的探測,目前唯一近距離探測過過的只有2006年1月發射的 新視野號探測器。
在這里我們提一下,旅行者號探測器,雖然是目前人類發射最遙遠的探測器,但它們并沒有探測過柯伊伯帶。它們在飛越了土星和海王星之后,就偏離了黃道面,也就是從太陽系這個圓盤結構的上方和下方飛走,沒有探測柯伊伯帶。所以目前探測的,只有新視野這麼一個探測器。

5個深空探測器的貴軌跡 (橫軸為黃道面)
新視野探測器于2006年發射,2015年到達柯伊伯帶的邊緣,并探測了冥王星以及卡戎。
2016年7月它曾捕捉到創神星,但這時它距創神星很遠,約14個天文單位,所以只是看到了一個模糊的光影,并沒有看到它的表面。

新視野拍攝的創神星
不過在2019年的時候,當探測器深入柯伊伯帶深處,它拍到了一個被稱為 天涯海角的小天體

天涯海角
這是一個通體泛紅,形似葫蘆的天體。
這個天體所處的位置與創神星距離地球的位置基本接近,大約都是42到46個天文單位的距離。它們的組成物質也很相似,所以天文學家認為,創神星的表面顏色,應該也是泛紅。

創神星藝術圖
基于哈勃的觀測,創神星的直徑大約是1110公里,約為冥王星直徑的一半,其形狀略微偏扁,根據觀測它還存在一顆衛星,創衛一。維沃特,這顆衛星的直徑約為170公里,其軌道周期為12.4天。

哈勃拍攝的創神星 左側偏下為它的衛星
這個就是創神星的一個基本情況。
小行星的星環根據2023年2月8日《自然》科學期刊的一項研究顯示,天文學家發現,創神星存在著一個行星環。

發表于《自然》科學期刊的論文
小行星存在星環奇怪嗎?
在我們的印象中,行星環好像只是巨型行星特有的標志,就像木星、土星、天王星和海王星這樣龐大的天體。

韋伯拍攝的海王星

旅行者近距離拍攝的土星
但其實,一些矮行星和小行星它也會存在行星環,比如 妊神星,這也是柯伊伯帶內的一顆天體,2017年的時候,天文學家發現它存在環。

妊神星

任申星藝術圖
還有位于土星和天王星之間的一個被稱為 女凱龍的小行星,它的寬度只有大約270公里,2014年,天文學家發現它存在環,這是第一顆發現具有環的小行星。

2015年哈勃拍攝的女凱龍星

女凱龍星藝術圖
所以小行星存在星環這本身并沒有什麼奇怪的地方,只是很罕見罷了。
那創神星這個環為什麼難以理解呢?
星環的極限行星環的形成,是因 洛希極限的存在。
洛希極限我們大家可能很都熟悉,這是天體引力于所受潮汐力是否將其解體的一個極限距離,在這個極限的距離之外,物質普遍會因引力而凝聚,從而形成環繞的衛星。
之內呢,會因潮汐力大于引力而無法凝聚,解體成小塊,最終形成環繞天體的環。

星環形成示意
所以, 行星環基本都是在洛希極限之內形成,這就是目前我們對環的理解。
可創神星的這個環,它并不是這樣!
創神星的環和發現其他小行星的環一樣,都是利用 掩星觀測。
掩星就是利用對恒星遮擋引起亮度變化的一種探測。
創神星本體的掩星會造成背景恒星亮度很大的一個下降,這個下降表現在光譜中就是這樣U型的凹槽,我們現在尋找系外行星也是利用這種方法。
那麼仔細審視創神星造成的光變曲線,你會發現,在它的兩側存在著很小的凹陷,這是行星環造成的光變。

創神星造成的光變曲線

星環掩星示意
根據這個光變數據的計算,天文學家得知,創神星的環具它的本體約為 4100公里,這非常的奇怪,因為創神星的洛希極限只有 1780公里。
所以它的這個環,不在洛希極限之內,是在距洛希極限兩倍之外的位置處。
這個位置理論應該是凝聚形成衛星,可它,并沒有。

星環位于極限之外

創神星的星環
所以,天文學家對這個環很是不可理解。那麼到底是什麼原因使它可以極限之外形成環呢,目前猜測,可能是衛星的軌道共振,或者是環粒子之間的相互作用,這個,就需要今后更多的探測來加一驗證了。


[圖擷取自網路,如有疑問請私訊]

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