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2014-03-28 天文大發現—首度發現小行星也能擁有光環

 
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Artist impression of the rings around Chariklo. Credit: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)  經由南美洲上多處望遠鏡聯合觀測工作結果,天文學家發現第10199號小行星Chariklo((10199) Chariklo)擁有2個密又窄的光環,這是天文學家首度知道小行星居然也會擁有光環,而Chariklo小行星也成為繼木星、土星、天王星和海王星之外,第5個擁有光環的太陽系天體。不過天文學家尚不清楚Chariklo光環的來源,不過推測可能是某次碰撞事件發生後,在小行星周圍殘留的碎屑盤。

  土星環從400多年前發現迄今,是太陽系各天體中最顯著的風景線之一;上個世紀的天文學家後來陸續發現其他類木行星也有光環結構,只是不若土星環那麼顯著而易見,只能透過大型望遠鏡、太空望遠鏡或太空船飛掠才能觀測到。雖然天文學家很小心的觀察其他太陽系天體,但都沒有發現其他光環的蹤跡;不過這個狀況終於被Chariklo小行星打破。

  Chariklo在希臘羅馬神話中是半人馬喀戎(Chiron)的妻子,太陽神阿波羅的女兒。Chariklo小行星發現於1997年2月15日,直徑約250公里,是所有半人馬族小行星(Centaurs)中最大的;所謂的半人馬族小行星是指哪些軌道位在土星和天王星之間的小天體,但也因為鄰近這些氣體巨行星而使得半人馬族小行星的軌道相當不穩定,如今所見的軌道往往僅能維持數百萬年而已。之所以稱為「半人馬族」,是因為這些天體和神話中喀戎半人半馬混合外型類似,都具有兩種以上的性質,例如:同時具有彗星和小行星的性質。不過,Chariklo本身幾乎傾向於是個當個完全的小行星,因為尚未發現它有出現過任何彗星特徵。

  巴西Observatório Nacional/MCTI天文臺的Felipe Braga-Ribas領導進行Chariklo小行星掩星事件的聯合觀測工作。由於相對遙遠的恆星而言,太陽系小行星離地球比較近,在天空中移動的速度比遙遠恆星快很多,因此有時可見某顆小行星從恆星前方通過而造成掩星現象(occultation)。經由軌道預測,Braga-Ribas等人知道在南美地區可見到Chariklo小行星於2013年6月3日掩蔽恆星UCAC4 248-108672。Braga-Ribas最後總共聯繫7處不同地點的數架望遠鏡進行聯合觀測,恆星被Chariklo小行星掩食的時間只有短短的幾秒鐘,因此機會相當難得。

  可是他們整理觀測資料的過程中,卻意外發現,在預報的主要掩星開始時間前和結束時間後各幾秒,恆星亮度各有兩次非常短暫的降低,Braga-Ribas等人猜測Chariklo小行星周圍必定有某個東西遮蔽了背景恆星的星光,而這個情形又與1977年的天王星光環和1984年海王星環弧是透過掩星事件發現的情形非常類似,所以Chariklo小行星周圍應該有光環,而且,是2道光環。

  藉由比較7處不同觀測點的觀測資料後,他們不僅重建了Chariklo小行星本身的大小和形狀等資料,而且還「順便」也重建了這兩道光環的形狀寬度、朝向和其他性質等資料。這兩道光環的寬度各為7公里和3公里,兩者間的環縫寬度約9公里。這些天文學家們暱稱這2道光環為Oiapoque和Chuí,這是兩條位在巴西北方和南方國界附近的河流名稱。

  參與本次研究的丹麥哥本哈根大學波爾研究所((Niels Bohr Institute, University of Copenhagen)Uffe Gråe Jørgensen說:想像你站在這顆直徑只有250公里且覆滿了冰的小行星表面,它的重力其實非常微弱,一輛速度快一點的運動賽車就能達到這顆小行星的逃逸速度(escape velocity),脫離小行星表面,進入太空。可是也是在這麼小的小天體表面,凝視這2道光環時將非常壯觀,因為它們和小行星表面的距離,比地球到月亮還近1000倍呢!感覺上就像看到2道橫越天際的拱橋一樣。

  雖然並不確定Chariklo小行星光環的成因,但天文學家猜測這些光環應該是一場撞擊事件後殘留的殘渣,受到如今不可見的衛星如同牧羊犬一樣的重力擾動,最後才形成這2到細窄的光環。如果這個推測是正確的,代表了Chariklo小行星應該至少有一顆小型衛星等著大家發現它的存在。

  而這2到小行星光環的發現,或許同時可證明小型衛星經由碰撞而誕生的現象。若將這一系列的碰撞與誕生的事件放大到地球這樣的尺度等級,或許就能解釋太陽系早期的月球誕生過程,以及眾多行星與小行星周圍的其他衛星的來源。

資料來源:http://www.eso.org/public/news/eso1410/, 2014.03.26, KLC

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