[圖文]發現冥王星孿生子-鬩神星 | 陽光歷史

 

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[圖文]發現冥王星孿生子-鬩神星

2015年11月11日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 360 次

天文學家首次精確測量了遙遠的矮行星鬩(音"系")神星(Eris)的直徑,方法就是觀測它在一顆暗恆星前通過(掩星)。該事件發生在2010年末,參與觀測的包括智利拉西亞天文台的比利時TRAPPIST望遠鏡。觀測顯示,Eris幾乎就是冥王星的雙胞胎;而且看來Eris的反射率極高,推測它的表面完整覆蓋著薄冰,或者是凍結的大氣。研究結果將刊登在2011.10.27出版的《自然》雜誌上。



鬩神星的藝術想像圖

2010.10,遙遠的矮行星鬩神星從一顆暗的背景恆星前通過,這稱為掩星。這種事件很罕見,而且很難觀測,因為矮行星又小又遠。就Eris而言,下一次掩星事件要等到2013年。掩星提供了極精確地、也常常是唯一的測量遙遠太陽系天體大小的方法。

掩星的候選恆星是通過研究歐洲南方天文台(ESO)和馬克斯-普朗克科學促進協會(MPG)合作的2.2米望遠鏡拍攝的天區圖像確定的,該望遠鏡安裝在ESO的拉西亞天文台。觀測經仔細規劃,由一個國際天文學家團隊執行。除少數人外,團隊成員主要來自法國、比利時、西班牙和巴西,他們將操作也在拉西亞天文台的凌星行星和星子小型望遠鏡(TRAPPIST)。 

報告首席作者Bruno Sicardy解釋道:「觀測海王星外太陽系小天體的掩星,需要極高的精度和非常仔細的計畫。除了去鬩神星實地測量外,這是測定其大小的最佳方法。」



對鬩神星掩星的觀測示意圖

對掩星的觀測嘗試將在全球26個地方進行,它們都在矮行星的預測陰影區域——包括某些業餘觀測點的望遠鏡,但只有2個地方(有專業天文台)可以直接觀測到整個事件,它們都在智利:一個是ESO的拉西亞天文台,將使用TRAPPIST望遠鏡;另一個在阿塔卡瑪沙漠的聖佩德羅,使用兩台望遠鏡。當鬩神星遮住遙遠的恆星時,所有三台望遠鏡都記錄到星光的突然消失。 

結合兩個智利觀測點的結果表明,鬩神星幾乎是球形的。觀測數據能夠精確地測量它的形狀和大小,並顯示它表面不存在大型山脈所導致的崎嶇。這種表面特徵與同等大小的冰天體不太相同。 

2005年,天文學家確定鬩神星是外太陽系的大型天體。它的發現是導致行星重新分類的因素之一,2006年,太陽系增加了一類新天體——矮行星,冥王星也從此由大行星降級為矮行星。當前,鬩神星離太陽距離為冥王星的3倍。


 

哈勃拍攝的鬩神星和其衛星,哈勃測量其直徑為2384±96千米

根據早期觀測,估算鬩神星的直徑約為3000千米,比冥王星大了25%;而新觀測顯示,兩者的大小非常接近。新數據為直徑2326千米,誤差±12千米。而當前對冥王星的估測為2300~2400千米,這樣兩者更像是正副本關係。由於冥王星存在大氣,使得它的直徑難以通過掩星方法精確測量。鬩衛一(Dysnomia)的運動可以估算鬩神星的質量,結果是比冥王星重了約27%。從上兩個數據,可以算出它的密度約為2.52克/立方厘米。 

促成研究的Emmanuel Jehin說明道:「這個密度意味著鬩神星是大型巖質天體,覆蓋著比較薄的冰外殼。」 



鬩神星周圍空間的藝術想像圖

鬩神星的表面反射率極高,可見光波段高達96%(注7),比地球上的新雪還高,使其成為太陽系反射率最高的天體,甚至超過了土星的冰衛星土衛二(Enceladus)。明亮的表面可能是富含氮(N)的固態「冰」混合了冰凍甲烷(CH4)組成。根據光譜觀測,覆蓋鬩神星表面的超高反射率「冰」層極薄,不到1毫米厚。 

Jehin補充說:「這層『冰』是矮行星表面的氮和甲烷大氣冷凝在其表面形成的。鬩神星的軌道偏心率很大,而它現在正遠離太陽,處於極寒環境中。當其回歸到近日點附近時,冰會重新變成氣體。」(Eris的近日點約為57億千米,或37.8天文單位,比冥王星更近)

團隊通過這次觀測,還重新測量了Eris的表面溫度。估算結果是:矮行星的向陽面不高於 -238℃,而黑夜那面會更低。 

Bruno Sicardy 總結道:「我們通過小型望遠鏡對Eris掩星的觀測,發現了這顆遙遠小天體如此多的信息,真是了得哇!在建立矮行星分類5年後,我們終於真正地開始瞭解其中的一個成員了。」


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