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2005-7-30

2003 UB313:第十颗大行星?

归档于: 天文空间科学, 行星科学 @ 9:42 pm

故事的开端是在2003年。这一年的10月31日,加州理工学院的Mike Brown、双子天文台的Chad Trujillo和耶鲁大学的David Rabinowitz利用帕洛玛天文台的48英寸Samuel Oschin望远镜拍摄到了一个新的天体,并按惯例将其编号为2003 UB313。在之后的1年多时间里,没有人再看到它,这个天体几乎被人们遗忘了。

直到今年1月初,当观测者重新分析他们的数据时,2003 UB313的真面目才逐渐显露出来。经过数月的观测和计算,7月29日,行星科学家Mike Brown正式宣布,根据该天体的亮度分析,它的体积下限与冥王星相当,所以可认为是太阳系的第10颗大行星。详细的结果将在今年9月召开的美国天文学会行星科学分会第37次年会上公布。

2003 UB313

2003 UB313发现时的原始照片,3次曝光间隔为90分钟。(图片提供:Samuel Oschin Telescope, Palomar Observatory)

这一体积可以说是个相当保守的估计结果。由于人们对2003 UB313了解甚少,分析时假定的反照率是1,从而得出的是体积的下限。而包括冥王星在内的太阳系各大行星反照率都是不足1,已发现的各大型柯伊伯带天体也如此,其中Sedna的还要略小些。

不过2003 UB313的体积也不会很大。NASA的斯皮策空间望远镜还不足以分辨出这个天体,所以它的半径不大可能大于3000千米。

其实2003 UB313本质上就是个典型的柯伊伯带天体。近年来大型柯伊伯带天体被接二连三地发现,Quaoar、Varuna、Sedna,还有和2003 UB313差不多同时发现的2003 EL61。这些天体足以挑战传统上对大行星的定义:大行星的尺度下限究竟是多少?它们的成分和运行轨道又应有何特征?

comparison

几个大型柯伊伯带天体与月球的比较。(图片绘制:Gregg Dindermann)

这些大型柯伊伯带天体的轨道也有着与其他大行星不同的特征。如2003 UB313的轨道倾角达44度,属于散射柯伊伯带天体,在其演化历史上很可能是受了海王星的影响,被散射进当前的轨道上。

天文学家又利用北双子望远镜的近红外摄谱仪发现,2003 UB313的光谱特征和冥王星类似,有着大量清晰的甲烷线(图中曲线的谷底)。这也说明自该天体形成以来,其表面就被原始甲烷冰所覆盖,数十亿年来几乎没有更改过。它也是仅有的3个富含甲烷的柯伊伯带天体之一(另两个是海卫一和冥王星)。

Spectrum

2003 UB313与冥王星的光谱比较图。(图片提供:Gemini Observatory)

现在2003 UB313距离太阳97天文单位,这也是有史以来发现的最遥远的太阳系内天体。根据提丢斯—波得定律的预言,第10颗大行星应在离太阳70余天文单位的地方;不过该定律相当程度上是经验总结,对海王星即已不适用。

目前2003 UB313亮度18.9等,位于鲸鱼座,赤经1时39.3分,赤纬-5度21分,不知谁能有条件观测一下,甚至是拍个照?

依体积,2003 UB313绝对可以称为太阳系的第10颗大行星。但这也为冥王星的本质是柯伊伯带天体这一说法提供了更多支持依据。而有估计认为,直径大于100千米的柯伊伯带天体有上万颗之多。也就是说,柯伊伯带中应该存在大量尺度介于典型大行星和小行星之间的天体,这也是人们今后的期待,所以大行星的明确定义也许并不很重要。最终也许有这么几种可能:要么是对大行星的重新定义,将2003 UB313视为第10大行星;要么遵从习惯,还是认为太阳系中有9大行星;再不就是冥王星作为大行星的地位丧失了,太阳系的大行星只有8个。

末了再说说2003 EL61。它最初在2003年末被西班牙Andalusia的天文学家Jose-Luis Ortiz发现,次年被Mike Brown等人拍摄到。值得一提的是,今年初,凯克望远镜又发现了2003 EL61的卫星,距离主星5万千米,每49天环绕2003 UB313一圈。根据轨道特征得出的卫星质量只占整个系统的1%,这比冥王星的卫星要小得多。整个系统质量也可以由轨道推算出来,约为冥王星的1/4。2003 EL61的光谱特征接近冥卫,成分以水冰为主。

2003 EL61

2003 EL61及其卫星。(图片提供:M. Brown et al/Caltech/Keck)

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