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Apr. 29 2016

鳥神星終於也有衛星了!

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  • 鳥神星終於也有衛星了!

在太陽系外圍的古柏帶(Kuiper Belt)涵蓋範圍非常廣,是太陽系45億年前誕生後遺留的冰凍物質聚集之地,天文學家已在古柏帶中發現數顆矮行星(dwarf planet),包含冥王星(Pluto)、鬩神星(Eris)、鳥神星(Makemake)與妊神星(Haumea)。鳥神星是現今古柏帶矮行星中第二亮的,僅次於冥王星。這幾顆矮行星中,冥王星已知有5顆衛星,鬩神星1顆,妊神星2顆;現在,鳥神星終於也有衛星了!

鳥神星發現於2005年7月29日,直徑約1400公里,發現當時的暫時編號為2005 FY9,而後正式命名Makemake,乃指南美智利外海復活節島(Easter Island)拉帕努伊人(Rapa Nui people)的創生之神,其形象為鳥頭人身,因而中名為鳥神星。

美國西南研究所(Southwest Research Institute)天文學家Marc Buie和Alex Parker等人透過哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)3號廣角相機(Wide Field Camera 3,WFC3)的影像,在鳥神星旁發現一顆衛星。這顆衛星目前暫訂編號為 S/2015 (136472) 1,暱稱為MK 2;136472是鳥神星的小行星編號。

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根據哈伯觀測資料估計,MK 2亮度比鳥神星暗了7.8星等以上,相當於比鳥神星暗了近1320倍。其軌道恰好幾乎側向地球,MK 2距離鳥神星約21000公里,本身的直徑約160公里。Buie等人需要更多的哈伯觀測資料,以便能精確測量MK 2的軌道究竟是橢圓還是圓形;初步估計顯示若為圓形軌道,則MK 2繞鳥神星一周約需時12天以上。

此外,如果能確定MK 2的軌道形狀,或許能瞭解它的起源。一個穩固的圓形軌道意味著MK 2可能來自鳥神星和另一顆古柏帶天體碰撞的碎片。如果MK 2的軌道寬且橢長,那麼很可能是鳥神星從古柏帶捕捉到的小行星。無論哪一種,都是數十億年前太陽系早期發生的事。

這顆衛星的發現非常具有科學價值,因為藉由測量衛星軌道,天文學家可以估計這個系統的總質量,並推測這個系統的演化概況。而這顆衛星的發現也讓科學家更加確信絕大部分矮行星應該都有衛星的這個概念。Parker表示:鳥神星是罕見的類冥王星天體(Pluto-like object),所以發現它有伴星很重要,可以讓天文學家有機會深入瞭解這類矮行星。

MK 2的發現,顯示冥王星和鳥神星之間的共通處愈來愈多。這兩顆天體已知表面都覆蓋著冰凍的甲烷。如同冥王星一樣,天文學家可以透過衛星來估計鳥神星的平均密度,從這些結果可以顯示冥王星和鳥神星的組成成分也很類似。換言之,MK 2的發現開啟了太陽系的「比較行星學(comparative planetology)」的新章。

MK 2的發現或許還能幫忙解決一個迄今未解的鳥神星問題。以前做過的紅外觀測顯示鳥神星的表面雖然幾乎全部都很明亮且溫度很低,不過有些區域的溫度還是比其他地區稍高一點。天文學家推測這可能是鳥神星表面散佈著些暗斑,接受陽光照射之後的溫度便會稍高一些。然而,除非鳥神星的自轉軸朝向很特別,否則這些暗斑應該會讓鳥神星的亮度隨著它自轉而有些微改變。不幸的是,天文學家並沒有觀察到這樣的亮度改變現象,讓他們疑惑不已。

現在,這個問題終於能解決了。因為先前紅外觀測的解析度不夠,沒辦法將MK 2與鳥神星區分開來。而從哈伯的最新觀測,顯示先前以紅外偵測到的暖區絕大部分是因為有著昏暗表面的MK 2的關係。鳥神星這麼表面明亮,MK 2卻暗得像煤炭一樣,這些天文學家認為可能有幾種可能性可以解釋這個現象:其中一個就是MK 2和鳥神星這種比較大的天體不一樣,因為MK 2實在太小了,其重力無法維持明亮的冰質地殼,被太陽照射之後,冰昇華成氣體而消逸在太空中;如此一來,使得MK 2和彗星和其他許多古柏帶天體類似,表面都覆蓋著一層很暗的物質。

當冥王星的衛星冥衛一(Charon,中譯夏戎或凱倫)於1978年發現時,天文學家當時快速地計算了這個冥王星系統的質量,結果發現冥王星質量比1930年代發現當時所估計的還小了數百倍左右。隨著冥衛一的發現,天文學家突然瞭解有些事情和冥王星本身是根本不同的,這就是衛星才能賦予的改革性測量方式。

※本圖文引用自臺北市立天文科學教育館之網路天文館

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