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Feb. 10 2023

天文學家發現海王星外天體Quaoar周圍的行星環

  • 矮行星Quaoar及其環的示意圖,Quaoar的衛星Weywot在其左側。圖片來源:ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

    矮行星Quaoar及其環的示意圖,Quaoar的衛星Weywot在其左側。圖片來源:ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

  • 這張是由美國航太總署(NASA)新視野號於2016年7月14日拍攝到Quaoar的假色影像。此合成圖像除了背景恆星外,還包括24個單獨的LORRI圖像,及兩個星系(IC 1048和UGC 09485)。圖片來源:NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.

    這張是由美國航太總署(NASA)新視野號於2016年7月14日拍攝到Quaoar的假色影像。此合成圖像除了背景恆星外,還包括24個單獨的LORRI圖像,及兩個星系(IC 1048和UGC 09485)。圖片來源:NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.

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Quaoar是一顆海王星外天體或簡稱海外天體(trans-Neptunian objects, TNOs),也稱為2002 LM60,在2002年6月4日由帕洛馬山天文臺所發現。其直徑約1100公里,位於柯伊伯帶(Kuiper Belt),這是一個由類似彗星狀天體組成的冰冷碎片帶,軌道距離太陽45.1~45.6個天文單位,周期為284.5年。它有一顆已知的衛星Weywot,於2007年2月22日發現,直徑約為80公里,運行在Quaoar的24個半徑外。此次新發現的環在距離Quaoar7.4個半徑處運行,這比土星環到土星的距離要遠得多。

矮行星Quaoar及其環的示意圖,Quaoar的衛星Weywot在其左側。圖片來源:ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

矮行星Quaoar及其環的示意圖,Quaoar的衛星Weywot在其左側。圖片來源:ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

研究團隊表示不僅在巨行星周圍觀察到行星環,在10199女凱龍星(Chariklo)和矮行星Haumea等小天體周圍也觀察到行星環,到目前為止,所有已知的緻密環都位於其母行星足夠近的地方。而Quaoar的環系統之所以引人注目,是因為它位於超過7個行星半徑的距離,是以往根據洛希極限環形系統被認為能夠存在最大半徑的兩倍。相較之下,土星周圍的主環位於3個行星半徑內,因此這個發現,迫使科學家重新思考環的形成理論。

這次的發現是使用歐洲太空總署(ESA)的CHEOPS太空望遠鏡和一系列地面儀器完成的,但由於環太小太暗,無法直接在影像中看到,因此天文學家藉由觀察到掩星的現象而發現環的存在,當時來自背景恆星的光被Quaoar擋住了,雖然整個過程不到一分鐘,但出乎意料的是之前和之後都有兩次光線下降,這表示Quaoar周圍有一個環形系統。研究人員表示在太陽系中發現這個新的環形系統是出乎意料的,而且在離Quaoar如此遙遠的地方發現這些環更加出乎意料,它更是挑戰了我們之前對於此類環是如何形成的觀念。

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這是一個謎,因為根據傳統思維,超過洛希極限的光環將會在幾十年內合併成一顆小衛星。緻密環僅在行星洛希極限內存在的觀念可能需要修正,早期結果表明Quaoar的寒冷溫度可能在防止冰顆粒黏在一起方面發揮了作用,但還需要進行更多調查,也希望這一新發現能夠進一步了解土星環是如何形成的。相關研究成果將發表於《自然》(Nature》期刊上。

這張是由美國航太總署(NASA)新視野號於2016年7月14日拍攝到Quaoar的假色影像。此合成圖像除了背景恆星外,還包括24個單獨的LORRI圖像,及兩個星系(IC 1048和UGC 09485)。圖片來源:NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.

這張是由美國航太總署(NASA)新視野號於2016年7月14日拍攝到Quaoar的假色影像。此合成圖像除了背景恆星外,還包括24個單獨的LORRI圖像,及兩個星系(IC 1048和UGC 09485)。圖片來源:NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.

資料來源:SCI NEWS

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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