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          哈勃發現冥王星的兩個月球出乎意料地搖擺

          時間:2021-06-22 11:52:02 來源:

          下圖顯示了冥王星小型衛星的規模和相對亮度。表面凹坑僅用于說明,并不代表真實的成像數據。

          新的研究對導致冥王星系統形成的事件序列提供了重要的約束條件,揭示了冥王星小衛星的共振相互作用和混沌旋轉。

          如果您生活在冥王星的其中一顆衛星上,則可能很難確定每天何時,從哪個方向升起。對來自NASA哈勃太空望遠鏡的數據進行的綜合分析表明,冥王星的兩個衛星Nix和Hydra發生了不可預測的擺動。

          “哈勃望遠鏡提供了冥王星及其衛星的新視野,揭示了一種混沌節奏的宇宙舞蹈,”美國宇航局華盛頓科學任務部副主任約翰·格倫斯菲爾德說。“ 7月,當新視野號航天器飛過冥王星系統時,我們將有機會親眼看到這些衛星近距離且個人化的樣子。”

          衛星擺動是因為它們嵌入在不斷變化的引力場中。這種轉變是由冥王星和Charon的雙行星系統相互旋轉引起的。冥王星和夏隆星被稱為雙行星行星,因為它們在兩個星體之間的空間中擁有一個共同的重心。它們可變的引力場使較小的衛星不規則地翻滾。橄欖球狀而不是球形的衛星形狀增強了這種效果。科學家認為,冥王星的另外兩個衛星Kerberos和Styx處于類似情況。

          由加利福尼亞州山景城SETI研究所的Mark Showalter和大學公園學院的馬里蘭大學的道格·漢密爾頓(Doug Hamilton)發現的驚人結果發表在《自然》(Nature)雜志上。

          這套冥王星“尼克斯”衛星的計算機建模插圖展示了當月球繞著“雙行星”冥王星-夏隆軌道飛行時,其定向如何發生不可預測的變化。

          Showalter說:“在哈勃觀測之前,沒有人欣賞冥王星系統的復雜動力。”“我們的研究對導致系統形成的事件順序提供了重要的新約束。”

          Showalter還發現,目前冥王星的三顆衛星已經共振鎖定在一起,這意味著它們的軌道周期存在精確的比例。

          漢密爾頓指出:“如果您坐在尼克斯上,您會發現冥王星每經過Hydra制造的三個軌道便會繞冥王星軌道兩次。”

          哈勃望遠鏡的數據還顯示,Kerberos的月亮像木炭一樣暗,而其他冰凍的衛星則像沙子一樣明亮。據預測,通過隕石撞擊從月球吹出的灰塵會覆蓋所有衛星,使它們的表面具有均勻的外觀,這使得Kerberos的著色非常令人驚訝。

          NASA的“新視野”號飛船將于7月由冥王星系統飛行,這可能有助于解決瀝青黑月亮以及哈勃發現的其他怪異問題。這些新發現被用于計劃“新視野”飛越的科學觀測。

          冥王星-夏隆系統內部的動蕩提供了關于繞雙星運行的行星體可能表現如何的見解。例如,美國國家航空航天局(NASA)的開普勒(Kepler)空間天文臺發現了幾個繞著雙星運行的行星系統。

          漢密爾頓說:“我們正在學習混亂可能是二進制系統的共同特征。”“如果在這樣的系統中發現,它甚至可能對行星的生命產生影響。”

          當天文學家測量從Nix和Hydra反射的光的變化時,首先產生冥王星動蕩的線索。科學家分析了2005年至2012年拍攝的哈勃冥王星影像后,將衛星亮度的不可預測變化與復雜引力場中旋轉的物體模型進行了比較。

          冥王星的衛星被認為是由矮行星與太陽系歷史上早期類似大小的物體之間的碰撞形成的。如今,在冥王星周圍觀察到的砸碎的拋射物質已經整合到了月球家族中。它的二元伴侶Charon幾乎是冥王星大小的一半,于1978年被發現。哈勃在2005年發現了Nix和Hydra,在2011年發現了Kerberos,并在2012年發現了Styx。這些小衛星直徑只有幾十英里,是在哈勃望遠鏡搜尋7月經過矮行星的哈勃望遠鏡尋找可能對新視野飛船造成危害的物體時發現的。

          研究人員說,結合哈勃望遠鏡的數據監視和New Horizo??n的簡短特寫鏡頭,以及美國宇航局James Webb太空望遠鏡的未來觀察,將有助于解決冥王星系統的許多奧秘。尚無地面望遠鏡能夠探測最小的衛星。

          Showalter說:“當7月新視野號飛過冥王星時,冥王星將繼續給我們帶來驚喜。”“我們與哈勃望遠鏡的合作只是讓我們對即將推出的商品有所了解。”

          哈勃太空望遠鏡是美國宇航局與歐洲航天局之間國際合作的一個項目。NASA位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心負責管理該望遠鏡。巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所(STScI)進行哈勃科學行動。STScI由位于華盛頓的天文學研究大學協會為NASA運營。

          出版物:M. R. Showalter和D. P. Hamilton,“冥王星小衛星的共振相互作用和混沌旋轉”,《自然》 522,45-49(2015年6月4日); doi:10.1038 / nature14469

          圖片:NASA / ESA / A。Feild(STScI); NASA / ESA / M。Showalter(SETI)/ G。培根(STScI)


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