挑战洛希极限?科学家在“不可能的地方”发现行星环

2023-02-10 15:52 新华网责任编辑：陈曦

新华社北京2月10日电一支国际天文研究团队发现太阳系边缘一颗名为创神星的小行星拥有一个行星环,而这个行星环的存在“挑战现有认知”。依据天文学界目前普遍接受并应用的洛希极限推论,那个位置不可能出现行星环,而是应该存在一颗卫星。

用一些科学家的话说,由于这一发现,洛希极限推论“必须彻底修正”。

“不可能的地方”

行星环指围绕行星旋转的物质构成的环状带,具体成因尚不明确。太阳系中木星、土星、天王星和海王星拥有行星环,一些较大的小行星也有行星环。

研究人员在知名学术期刊《自然》8日刊载的论文中介绍,创神星位于太阳系边缘柯伊伯带,于2002年首次被美国天文学家发现,以美洲土著居民神话中的创世之神命名。它的直径大约1110千米,大小约相当于月球三分之一,与太阳之间距离约为地日距离的44倍。创神星有一颗卫星,直径约170千米,在行星环外运行。

天文学家2018年至2021年借助一系列地面望远镜和Cheops太空望远镜展开天文观测,其间经由观察掩星现象发现了创神星的行星环。掩星指一个天体在另一个天体与观测者之间通过时产生的遮蔽现象。

路透社援引研究论文主要作者、巴西里约热内卢联邦大学天文学家布鲁诺·莫尔加多的话说:“这是在一个不可能的地方发现了一个(行星)环。”那里,依照现有认知,应该出现另一颗卫星。

洛希极限唯一例外

据英国媒体报道,创神星的行星环由被冰覆盖的颗粒组成,直径约8200千米。它距创神星中心约4100千米,大致是创神星半径的7.5倍,是洛希极限的两倍多。

洛希极限指天文学中一个特殊的距离,由法国天文学家爱德华·洛希首先计算出来并因此得名。如果两个天体之间的距离小于洛希极限,较大天体的潮汐力可以将较小的天体撕碎,产生的碎块可能会形成环状带,围绕较大天体运转。而那些在洛希极限以外的碎块,尤其是岩石和冰等碎块密集区,就会倾向于“抱团”,进而吸引更多碎块,像滚雪球一样越来越大。依据现有理论,这种滚雪球效应将导致几十年就可能形成一颗小卫星。

先前天文学家观测到的行星环全部位于洛希极限范围内。创神星的行星环出现的位置是迄今发现的唯一例外。研究人员惊讶于它如何能在如此遥远的地方依旧保持稳定结构。现阶段一个猜想是环内颗粒“黏性较低”,因此碰撞时更可能反弹,而非聚集。

英国谢菲尔德大学天文学教授维克·迪隆说:“如果它们外层包裹着非常寒冷的冰,碰撞起来就相当有弹性,就像冰雹碰撞而非雪花。大家儿时了解过壮观的土星环,因此希望这个新发现能帮我们进一步了解行星环的形成。”

关于洛希极限难以解释这个行星环的存在,路透社援引意大利国家天体物理学研究所天文学家伊莎贝拉·帕加诺的话报道,一种可能是,创神星可能曾经另有一颗卫星,但它遭到“破坏性撞击”,产生的碎块后来形成了一个行星环,不过这个行星环“存在的时间非常短,能够观察到它的概率非常低”,而科学家们侥幸观察到它。另一种可能是,冰颗粒聚集的理论“需要修正”,冰颗粒可能不会总像人们预期的那样迅速聚集起来、形成大些的天体。(王鑫方)

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