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叛逆的太陽系天體,是否有一個垂直黃道面的小行星帶?  

2016-08-22 09:03:01|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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This artist’s impression shows the surface of the distant dwarf planet Makemake. This dwarf planet is about two thirds of the size of Pluto, and travels around the Sun in a distant path that lies beyond that of Pluto, but closer to the Sun than Eris, the most massive known dwarf planet in the Solar System. Makemake was expected to have an atmosphere like Pluto, but this has now been shown to not be the case.

台灣天文學家與多國科學家所組成的團隊,日前利用泛星計畫(Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 Survey,簡稱 Pan-STARRS 1)發現了一顆逆行並且其軌道盤面幾乎垂直於太陽系黃道面的古柏帶天體。此發現讓團隊察覺有其他 5 顆類似的天體也運行在同個盤面上,對於外太陽系動力學的研究提供更進一步的方向。論文發表於 ApJ Letters。

重點:

  1. 台灣天文學家及其團隊發現了一顆小行星並且稱它為 Niku(逆骨)。
  2. 這顆天體有著 110 度的軌道傾角(幾乎垂直於太陽系盤面)。
  3. 科學家找到相似軌道的 6 個天體都運行於同一個盤面。
  4. 這個結果也許將開啟我們還未理解的外太陽系世界。

英國皇后大學的博士後研員 Michele Bannister 說:「我希望每個人都繫好安全帶,因為外太陽系變的越來越奇怪了。」她會這麼說是因為最近發現的一顆古柏帶天體,其軌道跨越了海王星軌道前後的空間。該天體比海王星暗了 16 萬倍,也就是說,它的直徑可能只有不到 200 公里。它現在正位於太陽系盤面上方,而且逐日往上走;其運行方式與其他太陽系天體也非常不一樣:逆行且近乎垂直於黃道面。這也就是為什麼團隊給它一個暱稱叫 Niku(逆骨)。

它到底有多叛逆呢?一個盤面是行星系統的特徵,如同一顆太陽形成初期,雲氣與灰塵會沉降到一個碟狀的盤面,角動量會迫使所有的物質都往同一個方向旋轉。也就是說,假如有一個東西不是延著盤面運行,或是反向旋轉的話,它很容易就會被踢出太陽系。也就是說,在 40 億年後的現在,我們不太可能看到這種叛逆的天體。哈佛史密松天文物理中心的 Matthew Holman 表示:「這代表外太陽系有我們不知道的東西正在發生。」他也是泛星計畫中外太陽系子計畫的負責人。加州理工學院的 Konstantin Batygin 則認為:「當你在外太陽系看到某個特徵,而你不能解釋時,那是非常令人興奮的,因為這代表我們的知識將會有新的進展」。

中央大學天文所的博士後研究員林省文說:「慶幸的是,雖然逆行天體的軌道不穩定,但由於 Niku 的軌道幾乎垂直於黃道盤面,大大的降低了它與海王星等行星接觸的機會,因此 Niku 仍然可以在太陽系內存活數億年之久。」

台北天文館配圖

▲ 這 6 顆天體的軌道側視圖。當視角調整到這個特別的方向時,可以明顯的看到這幾顆天體都是在同一個盤面上。(Source:陳英同)

不過更不可思議的是,Niku 並不是獨自運行於其獨特的垂直軌道,天文學家們發現 Niku 與另外 5 個天體的軌道十分相似,它們的軌道都幾乎垂直於黃道面,其中一個還被暱稱為吸血鬼德古拉。中央研究院天文與天文物理研究所的博士後研究員陳英同表示:「這 6 個天體一起走在一個與其他太陽系的行星與小行星截然不同的軌道平面上,儼然成為一個垂直於黃道面的小行星帶。」

根據天體力學理論與數值模擬的結果,這個垂直於黃道面的小行星帶不應該存在,而這 6 個「叛逆」的小天體應該在很短的時間內就會各分東西。是什麼力量讓它們聚在同一個軌道上?天文學家們想到的第一個外力是可能存在的第九行星,然而很快地就發現這個假設性的行星太過遙遠而沒辨法影響這些位於海王星附近的天體。究竟是什麼未知的天體力學機制在牽引著 Niku 與其他類似的天體?目前天文學家們並沒有好的答案,或許聰明的你有獨到的見解?

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