冥王星周圍可能隱藏多達10顆以上小衛星尚未發現 | 陽光歷史

 

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冥王星周圍可能隱藏多達10顆以上小衛星尚未發現

2015年06月09日 宇宙奧秘-長篇 暫無評論 閱讀 253 次






根據一項最新的模擬研究顯示,冥王星周圍可能還隱藏著多達10顆或更多的小衛星尚未被發現。隨著2015年美國宇航局的「新地平線」號探測器抵達冥王星系統的日期逐漸臨近,這一發現讓此次考察之旅的飛行路線規劃變得更加複雜。

  這一消息的公佈讓新地平線號探測器科學團隊的科學家們的工作更加棘手,按照原定計畫,這艘飛船將於2015年7月份飛臨冥王星附近。到目前為止,我們已經發現冥王星擁有5顆衛星,最新的一顆被編號為「P5」,它是去年才發現的,當時這顆小衛星被發現之後「新地平線」號探測器科學組就曾表示他們或許將被迫對探測器的原定飛行路線進行修正,以避免與這顆新發現的小衛星可能的相撞事件。

  新地平線號探測器首席科學家阿蘭·斯特恩(Alan Stern)對美國太空網表示:「這條消息引起了我們的注意。」不過他也表示自己到目前為止還尚未仔細研究過這一消息的內容。

  塵埃雲之謎

  得到這項最新發現成果的是一項模擬研究,該研究的目的是想瞭解冥王星的小衛星是如何形成的。根據研究結果,那些可能存在但尚未被發現的冥王星小衛星直徑約在1~3公里之間。

  在冥王星形成早期,這顆矮行星曾經被一團塵埃雲包裹。儘管有一些線索,但是科學家們仍然無法確定這一塵埃雲的來源究竟是哪裡。

  有一種理論認為,作為冥王星最大的衛星,冥衛一(查龍)可能曾經一度與冥王星發生碰撞並濺射出大量碎屑物,這些碎屑物形成了圍繞冥王星的塵埃雲;而另一種觀點則認為冥王星是在圍繞太陽運行的過程中收集了軌道上的原始太陽塵埃雲物質。

  不管如何,有一點至少是可以確定的,那就是這一塵埃雲的確曾經存在。科學家們相信冥王星較小的4顆衛星——冥衛二,冥衛三,冥衛四和冥衛五都是這些塵埃顆粒在相互碰撞中逐漸結合,慢慢形成較大的星體的。

  為了重現這一過程,一個科學家小組近期使用他們原本用來模擬柯伊伯帶以及行星形成機制的計算機程序對冥王星軌道上的塵埃雲機制開展了研究。所謂柯伊伯帶是指在海王星軌道外側的,由大量冰凍小天體構成的環狀區域。

  難以從地球觀測

  這一科學組由美國哈佛-史密松天體物理中心的斯科特·肯揚(Scott Kenyon)博士領銜,他們進行的模擬從這一圍繞冥王星的塵埃雲形成之後開始。計算機程序將這些塵埃中的顆粒視作隨機粒子,而一旦一顆粒子達到一定大小,如直徑達到1公里,此時程序就會將其作為單獨一個天體來對待。正是在這一過程中,程序中出現了這些新的小衛星。不過科學家們對此謹慎地表示,很難具體說究竟出現了多少顆小衛星,因為對這些微小顆粒間的碰撞情況進行模擬是非常困難的。在最外側的冥衛三軌道之外,可能還存在著1顆到10顆未知的小衛星。

  另外,科學家們也表示,儘管或許可以在計算機程序中看到這些小衛星的存在,然而要想從地球上觀測到它們將是極端困難的。

  肯揚指出,這些潛在小衛星的亮度可能處於哈勃空間望遠鏡觀測能力的極限附近,而對於地面望遠鏡而言,即便是地面上最強大的採用了自適應光學系統的大型望遠鏡,如夏威夷口徑10米的凱克望遠鏡也可能難以勝任這樣的觀測任務。

  肯揚表示:「冥王星太亮了。因此冥王星的光芒會將這些暗淡的小衛星淹沒。」他說:「我不認為地面望遠鏡能有機會觀測到這些小衛星,即便是哈勃空間望遠鏡也已經是極限。」

  不過,隨著新地平線號探測器不斷接近冥王星,冥王星附近空間的情況它會看的越來越清楚,這樣在它實際抵達那裡之前或許這艘飛船會捕捉到這些隱匿的小衛星的身影。不過肯揚不確定究竟在何時這些小衛星的大小會顯得大到足以讓新地平線號探測到。在有關這項研究的論文中,研究組寫道,當2015年新地平線號飛抵冥王星附近時,這些小衛星將會「很容易」被看到。

  對系外行星研究的啟示

  儘管由於冥王星新衛星的發現引起了科學界的注意並加強了對冥王星系統的研究,然而事實上這樣的研究對於雙星系統周圍系外行星的形成機制的研究同樣有啟發意義。

  冥王星和冥衛一查龍大小差異太小,以至於很多時候科學家們會將它們作為一對雙行星對待。美國宇航局的凱卜勒空間望遠鏡已經發現很多形成於雙星系統周圍的系外行星。那麼,對冥王星進行模型研究幾乎就是對雙星周圍行星形成機制的一種縮小版「實驗室研究」,將幫助我們加深對系外行星在這一特殊環境下的形成機制。

  肯揚表示:「我們將運用與此次研究中所採用相同的機制以及相同的算法來對圍繞雙星系統運行的行星的形成機制進行模擬研究。這樣的研究工作將改進我們的認識並將這一工作進一步拓展到系外行星領域。」

  至於包裹冥王星的那個塵埃雲的來源問題,肯揚表示新地平線項目的探測工作將會給出答案。冥衛一的亮度和含冰量都要高於其它同屬於柯伊伯帶的天體。如果探測顯示這些小衛星的成分與冥衛一接近,那麼它們就很有可能是在一次撞擊事件中形成的。

  肯揚表示:「新地平線號探測器具備足夠設備和手段,可以探測到冥王星-冥衛一系統中各天體之間的成分差異。根據這些探測資料,我們那時對於這一神秘塵埃雲的起源就會有更好的認識。」


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