哈勃发现鸟神星的卫星

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-05-17 10:57:33 | 作者:gohomeman1 译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:3154次 ]

原文标题:Hubble Discovers Moon Orbiting the Dwarf Planet Makemake

原文作者:Alex Parker;Donna Weaver,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2016.4.26

翻译:gohomeman1  审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2015.4.26:鸟神星是矮行星的一员,位于寒冷的外太阳系——柯伊伯带,那里充斥着无数太阳系形成时的废品——冰冻的小天体。自从2005年发现鸟神星以来,天文学家已经多次搜索过这个冰冻世界的伴星。现在,借助美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜,他们发现了它的一颗卫星。

哈勃WFC3拍摄的鸟神星和卫星。大图:224KB,版权:NASA、ESA,研究者团队,下同。

 哈勃的第三代广域相机(WFC3)的紫外/光学通道(UVIS),在350nm波段拍摄的鸟神星和其卫星(箭头所指)。在2015.4.27的图像中,卫星位于矮行星的衍射线中;而4.29的图像中,卫星未显示(位于矮行星后方)。图中还标出了比例尺。拍摄时,鸟神星位于后发座,天球坐标:赤经12时49分39秒,赤纬26°22′12″。曝光时间2015.4.27、4.29,累积曝光时间4350秒。

凝视寒冷的外太阳系,哈勃太空望远镜发现了鸟神星(Makemake)的一颗小而暗的卫星。鸟神星属于矮行星,是柯伊伯带(Kuiper Belt)中第二亮的天体,仅次于冥王星(本文说的是亮度,不是质量,译注)。鸟神星发现于2005.3.31,因为离复活节很近,所以它后来以复活节岛当地土人Rapa Nui(拉帕努伊)的创生之神来命名。

鸟神星的卫星,最初暂名为S/2015(136472),现在诨名是MK 2。MK 2离鸟神星的距离最约为2.1万km(根据图像就能计算,译注),长轴约 175km(基于研报中稍高反射率的模型),而鸟神星的直径约为1430km。

柯伊伯带是45亿年前太阳系形成后残余的冰冻物质的广大坟场,中间居住着多颗矮行星;其中一些矮行星有卫星。鸟神星是被国际天文联合会(International Astronomical Union ,缩写IAU)公认的五颗矮行星之一(另外4颗是原属大行星的冥王星,原属小行星的谷神星,以及柯伊伯带的阋神星、妊神星,其中柯伊伯带的三颗矮行星都由加州理工学院的Michael E. Brown团队发现,译注)。

鸟神星和卫星的想象图,远方的银河背景中,亮星是太阳。大图:1.5MB

本次观测由哈勃的第三代广域相机(WFC3)在2015.4进行。哈勃独特的高灵敏度和高分辨率使得它能够看到明亮天体近旁的暗天体,从而在鸟神星的强光中找到其卫星。本发现已于今天公布在小行星电子循环通告系统中。

观测团队使用相同的哈勃技术,分别在2005、2011和2012年,发现了冥王星的三颗小卫星。此前已对鸟神星的卫星进行过多次搜索,都扑空了。研究团队中主持图像分析亚历克斯·帕克(Alex Parker)介绍说:“看起来这个卫星的轨道是侧面朝向我们的,因此我们观测它时,卫星常常会淹没在行星的强烈辉光中,” Alex在科罗拉多州巨砾城的西南研究院工作(所有大型望远镜的观测仪器都存在溢出效应,更何况当前的大型望远镜都是反射式的,会产生芒角,更加剧了这种情况,译注)。

发现矮行星的卫星能为该系统提供大量有价值的信息。通过测量其轨道,天文学家能计算出系统的质量,并深入了解系统的演化。发现这颗卫星也更强化了大部分矮行星拥有卫星的想法。

帕克补充道:“鸟神星是比较少见的冥王星类天体,因此发现它的卫星很重要。它为我们提供了研究鸟神星的机会,让我们获得大量的细节信息。如果没发现卫星,这些都是空想。”

无标注的鸟神星和卫星图像。大图:163KB

卫星的发现使得鸟神星更像冥王星了——两者都覆盖着冰冻的甲烷。就像此前对冥王星进行过的那样,进一步的研究将很容易地分析出鸟神星的密度(知道系统质量和矮行星的体积大小,就能算出平均密度,译注)、这是决定两者的大部分组成物质是否类似的关键因素。团队领队、同属西南研究院的Marc Buie总结道:“现在,这个新发现开启了外太阳系中行星比较学的新篇章。”

研究团队需要更多的哈勃观测数据以确定卫星轨道是圆形还是椭圆形。初步估算表明,假如轨道是圆形的,那么卫星绕鸟神星一周的时间约为12天或更长。

确定卫星的轨道形状将有助于解决其起源问题。紧密的圆轨道意味着MK 2可能是鸟神星与其他柯伊伯带天体相撞的产物。假如是宽松的长椭圆轨道,它就可能是被俘获的柯伊伯带小天体。无论哪种情况,都很可能发生于几十亿年之前的太阳系早期岁月。

本发现有可能解答鸟神星的一个谜。先前的红外矮行星研究显示,鸟神星的表面明亮而极度寒冷,其中部分地区稍稍温暖一些。天文学家猜测,这些地区可能存在暗斑,吸收了更多的阳光。然而,除非它的自转方向很特殊(比如像天王星那样躺着转,译注),否则随着它的自转,那些暗斑将对(整体光学)亮度产生实质性改变。但是这种亮度变化从未观测到过。

先前的红外观测没有足够高的分辨率,因此不能把MK 2与鸟神星本身区分。团队根据哈勃的新观测重新分析,提出红外观测中大部分的温暖表面现象,仅仅是MK 2的暗表面被观测到所致。

尽管MK 2围绕的矮行星表面亮如白雪,但卫星的表面却近乎黑炭,为何如此,有几种可能的解释。其中一种是,不像矮行星这种大型物体,MK 2太小了,其引力不足以把冰类物质(水、氨、甲烷、氮、一氧化碳等,译注)维持在其表面;这些物质在阳光升华为气体。这使得小卫星类似于彗星和其他柯伊伯带天体,它们大部分表面都是墨黑的(硅基和多碳基化合物的混合物,基本都是黑的,译注)。

1978时发现了冥王星的卫星卡戎,天文学家随即估算了整个系统的质量。结果发现,冥王星质量仅为1930年最初发现时预想的几百分之一。随着卡戎被发现,天文学家突然意识到冥王星的不同(加上其他矮行星的发现,导致冥王星被降级)。Parker总结道:“有了卫星,就能使测量精度发生革命性变化。”

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