矮行星Quaoar與Roche極限:我們不得不重寫行星科學的教科書了

2023-02-12     煎蛋

原標題:矮行星Quaoar與Roche極限:我們不得不重寫行星科學的教科書了

太陽系中,行星套個環,可不是罕見現象。大約一半的主行星有環,而剩下的很有可能曾經擁有過。有些小行星和矮行星也有自己的環。甚至太陽都有某種環。

現在,天文學家觀察到一個出人意料的環系統。

2002年發現的Quaoar(據說官方譯名是創神星)是一個質量不大的矮行星,直徑僅1110公里。多年來,事實證明,它是一個有趣的天體。上面顯示出冰火山的跡象,甚至有一個可愛的小衛星,名為Weywot,直徑僅170公里。

但是在2021年,天文學家注意到了別的事情。他們看到,Quaoar向陽一面有一道陰影。澳大利亞地面望遠鏡的觀察結果表明,矮行星可能戴著一個"戒指" ring 。

在巴西里約熱內盧聯邦大學的天文學家Bruno Morgado的帶領下,一群天文學家依靠2019年至2020年之間由多個基於地面的望遠鏡收集的數據,以及來自2021年歐洲航天局(ESA的)的觀測結果。 最終,組合數據確認了環系統的存在。

Morgado說:「當我們將所有東西放在一起時,我們看到並非由Quaoar引起的亮度掉落,但這表明圍繞它的圓形軌道存在材料。」 「當我們看到我們說的那一刻,'好吧,我們在Quaoar周圍看到戒指。'」

該環距離Quaoar的中心4100公里,約為7.4倍半徑。 (根據記錄,Weywot在24個半徑的距離處)。但是Quaoar的Roche極限(洛希極限)僅為1780公里。

Roche極限是距潮汐力(即重力)的某個臨界距離,一旦一個足夠大的小天體越過了Roche極限,我們就可以合理地期望,行星的重力將其撕裂,很快變成碎屑組成的行星環。在Roche極限之外,小天體就是行星完整的衛星。

The rings of other Solar System bodies lie within their Roche limits. (Nature)

當然,碎屑本身可以向外越過Roche極限,那它們就會在相對較短的時間內(幾十年)匯合在一起,融合成/到各種衛星中。沒有其他太陽系天體有高過Roche極限的環。

義大利國家天體物理學研究所的天文學家Giovanni Bruno說:「由於我們的觀察結果,必須對行星體的Roche極限的經典觀念進行徹底修正。」

需要更多的研究來弄清為什麼環沒有變成衛星,但是有一些可能的解釋。其一是,由於某種原因,構成環的碎屑可能彼此碰撞反彈。另一種可能性是,Weywot——甚至是尚未發現的Quaoar的其它衛星——的引力擾動,以使環的碰撞速度保持在足夠高的水平。

但是,如果按照上面的說法,理應找到其它的例子,但目前尚待找到。

文章來源: https://twgreatdaily.com/d1c3583539479103f5d909e0931e1b02.html