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天文学家在矮行星Haumea周围发现一枚戒指

更新时间:2018-05-15

环状矮人:Haumea及其环系统的艺术概念,正确的比例为主体和戒指。该环相对于椭圆体主体的中心位于2287公里的距离,并且比Haumea的表面更暗。它是在2017年1月21日在欧洲通过多次望远镜观察欧洲恒星掩星而发现的。©IAA-CSIC / UHU

em最近的观察表明,矮行星Haumea有一个狭窄而密集的环绕它环绕。研究活动涉及六个欧洲国家的十个天文台。此外,马克斯普朗克地外物理研究所的天文学家和另外50多个机构能够限制Haumea的大小,形状和密度。他们的发现更接近理论预测,并且比之前的估计更令人费解。 / em

太阳系内海王星轨道外的区域充满了有趣的物体,即所谓的TNO(跨海王星物体)。冥王星在四个已知的跨海王星侏儒行星中最为突出,但天文学家对异国情调的Haumea也非常感兴趣;一个细长的,快速旋转的身体,覆盖着结晶水冰。但是,迄今为止,它的许多物理,化学和热学特性还没有很好地制约。

“自十多年前发现以来,我们知道Haumea是异国情调的,但它的属性只是鲜为人知。这就是为什么我们推动地球和太空中最强大的望远镜进行更多观测的原因,“马克斯普朗克地外物理研究所(MPE)的ThomasMüller解释道,他领导了这项研究的一个项目团队。 “很高兴看到一个由中小型望远镜组成的观察员协作运动为我们理解Haumea和海王星以外冰冷的矮行星世界作出了最为巨大的贡献。”

天文学家利用恒星掩星的独特机会收集大量观测资料。这种恒星掩星与日食非常相似;然而,在这种情况下,我们的太阳系中的一个小身体不是在太阳前经过的月球,而是一个任意的背景恒星。地球上投影的测量可以直接转化为物体的大小和(投影)形状。

改变观点:由于Haumea是一个椭圆形物体,它从地球观察到的横截面在旋转时不同。这两张图片显示了Haumea的最低(左)和最高(右);色标表示表面温度。在恒星掩星时,Haumea处于最低点(左)。 ©MPE

早在2015年,一颗足够亮的恒星就有可能被掩盖,并于2016年9月发布了Gaia目录,其超过10亿颗恒星的改进位置使小行星对恒星掩星的预测变得更容易。但是,由TNO造成的事件计算仍然困难。这些物体最近才被发现,并且只有很小一部分轨道可以使用天体测量观测。因此,在潜在掩星事件发生之前需要进行大型天体测量观测活动,以便能够计算阴影路径并在2017年1月提醒观测者网络:欧洲六个国家共有十个观测站获取了有关掩星的数据。

光线曲线显示由Haumea在背景恒星前方经过造成的深度下降。因为水滴是突然的,所以Haumea必须缺乏像冥王星那样的全球气氛。除了主要掩星之外,主要事件之前和之后还有短暂的昏迷。

“我们非常惊讶地发现这些次要事件,这暗示了矮行星周围的附加结构,”马克斯普朗克地外物理研究所和慕尼黑大学天文台的Ulrich Hopp说,他负责Wendelstein的观测天文台。 “分析表明,这些倾角是由Haumea周围的一个狭窄而密集的环所解释的,它吸收了大约一半的传入恒星通量。”

最近的掩星运动已经在反海王星地区的几个小行星周围发现了环,例如Chariklo和Chiron,而不明原因的光曲线签名可能表明其他物体也可能具有环形或环形系统。 Haumea戒指的反射率与目前发现的相似。环的位置角与Haumea的短轴一致,表明环位于Haumea的赤道平面上。先前的观测已经表明,Hi'iaka卫星正在轨道上。然而,这个戒指距离Haumea足够近,因此增生无法继续形成另一颗卫星。

正如他们的名字所表明的那样,跨海王星物体(或简称为TNO)正在轨道上围绕Neptun轨道周围的太阳,距离数十亿公里。欧洲太空望远镜Herschel观测到132个TNO,其中包括Haumea,左边为蛋形大型物体。在这个例子中,白色表示高反照率。 ©ESA / Herschel / PACS / SPIRE

由于Haumea被认为具有三轴椭圆体形状,单独掩星不能提供其三维形状。从掩星前后几天进行的测量中,天文学家获得了关于旋光曲线的额外信息,并得出了椭球的形状以及矮行星的密度。与以前的测量结果相比,新的结果与其他大型TNO的密度相比要好得多。但是,结果与流体静力平衡中的均匀体不一致。更可能的是,粒子物理学需要用来模拟这个天体的形状。

“我们为协调和准备这个大型合作所付出的努力精彩;我们在短短几天内就获得了如此多的信息,“ThomasMüller强调说。 “我们现在更了解Haumea的形状和构造以及在这个矮行星周围发现的一个环,它们具有完全不同的动力学质量,比其他带有环的物体更遥远,这意味着环可能比我们想象的更普遍先前。这是一个新的,意想不到的和令人兴奋的研究领域,中小望远镜可以做出奇妙的贡献。“

“我们的太阳能系统永远不会让我们吃惊,”MPE的总监Paola Caselli惊叹道。 “这一新发现将对矮行星的形成以及我们太阳系的早期历史造成重大制约。我期待着与其他强大的望远镜(包括ALMA和JWST)进行后续观察,以研究Haumea卫星环系统以及其他TNO物体的组成。“

出版物:J.L.Ortiz等人,“来自恒星掩星的矮行星Haumea的大小,形状,密度和环”Nature 550,219-223(2017年10月12日)doi:10.1038 / nature24051

来源:马克斯普朗克研究所

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