藐視洛希極限,太陽系邊緣驚現詭異光環:物理學規律靠不住了?

愛星空網絡科技 發佈 2023-02-10T07:27:05.514357+00:00

一個在「洛希極限」外運行的環。「創神星」環的存在似乎違反了物理學規律。ESA2月8日發表在《自然》雜誌上的一篇論文稱,在海王星軌道以外「柯伊伯帶」內運行的「創神星(夸歐爾,Quaoar)」有一個在「洛希極限」外運行的環。根據一般看法,這樣一個環是不可能存在的。

一個在「洛希極限」外運行的環。

「創神星」環的存在似乎違反了物理學規律。ESA

2月8日發表在《自然》雜誌上的一篇論文稱,在海王星軌道以外「柯伊伯帶」內運行的「創神星(夸歐爾,Quaoar)」有一個在「洛希極限」外運行的環。根據一般看法,這樣一個環是不可能存在的。

「創神星」發現於2002年,直徑1121千米,是太陽系第七大矮行星。「創神星」有一個直徑160千米的衛星「創衛一(維沃特,Weywot)」。

天文學家在2018至2021年期間的觀測中發現,「創神星」有一個環。

行星、矮行星乃至小行星有環並不是奇怪的事。土星有一組巨大而美麗的環,木星、天王星和海王星各有一組暗淡的環,就連矮行星「妊神星(Haumea)」和小行星「查里克洛(Chariklo)」也有環。但所有這些環都運行在「洛希極限」內。

「創神星」的環是天文學家在「創神星」引起的「掩星」事件中發現的。當「創神星」從比其明亮的後方恆星前通過時,後方恆星會短時變暗。類似的現象也被用來尋找圍繞其他恆星運行的所謂系外行星。

在分析後方恆星亮度的變化時,研究人員發現在「創神星」本體導致的亮度下跌前後,各有兩次幅度較小的亮度下跌,並據此推斷「創神星」可能有一個環。

這個環距離「創神星」中心3885千米,遠在「洛希極限」外。而根據一般看法,具有一定密度的環在「洛希極限」外不可能存在。在「洛希極限」外,小天體不會瓦解成環。

研究人員認為,如果測算沒有錯誤,那麼「創神星」的環將是迄今為止發現的第一個運行在「洛希極限」外的行星環。它也表明「洛希極限」可能並不能決定環的位置。

研究人員在實驗和計算中發現,「彈性碰撞」可以製造出這樣一種遠離本體的環;同時「創神星」環和「創神星」軌道間的特殊共振關係,可以使這個環得以保留在「洛希極限」外。但究竟是不是這個原因導致「創神星」擁有一個遠在「洛希極限」之外的環還有待驗證。

「洛希極限」是一大一小兩個天體(如行星及其衛星)之間,因引力互動引起潮汐效應,導致較小天體解體的一個極限距離。小天體在進入其與大天體之間的「洛希極限」後便會解體,其碎片會變成大天體的環。而在「洛希極限」外,小天體能夠保持完整。「洛希極限」由19世紀法國天文學家愛德華·洛希(Édouard Roche)首先計算得出,分為流體「洛希極限」和剛體「洛希極限」兩種。

參考
A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche limit
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05629-6

關鍵字: