阋神星

太阳系中的矮行星

神星(Eris) , 小行星 编号为136199 ,是截至2022年所发现的质量最大的矮行星,阋神星的质量是地球的0.27%,是冥王星质量的127%,根据轨道分类属于海王星外的离散盘 天体 。 阋神星的直径为2326±12千米(1445±7英里),比冥王星略小 。 阋神星存在一颗名为迪丝诺美亚(Dysnomia)的自然卫星 ,即 阋卫一 。

2005年1月5日,迈克·布朗、双子座天文台的查德·特鲁希略(Chad Trujillo)、 耶鲁大学 的 大卫·拉比诺维茨 (David Rabinowitz)在调查2003年的照片资料中发现了阋神星。 阋神星引发了科学家们对 行星 标准的争论,2006年8月26日,国际天文联合会投票决定改变行星的定义,把阋神星归类为 矮行星 , 冥王星 也从行星降级为矮行星。 2010年11月,发生了阋神星 掩星 事件,天文学家通过对这一事件的研究,首次准确测量了阋神星的大小。

阋神星是已发现的距 太阳 最远的 矮行星 ,距太阳平均距离为约为68个天文单位 。密度值表明阋神星85%由岩石组成,同时含少量冰。 阋神星的外表呈灰色 ,可能由含氮的冰和冰冻 甲烷 混合而成。 阋神星轨道周期为557年,每25.9小时自转一圈。阋神星地表温度约为-217摄氏度至-243摄氏度,极其寒冷,因此不太可能存在生命。 阋神星相当明亮, 视星等 为18.7。

历史

发现

2003年10月21日, 加州理工学院 行星天文学教授迈克·布朗(Mike Brown)团队在帕洛玛天文台的塞缪[mù]尔·奥斯钦·施密特望远镜对外太阳系观测调查时,拍摄到阋神星,但因为阋神星距离地球很远,移动速度非常缓慢,以至于计算机当时没有发现它的图像。原因是图像自动搜索软件排除了所有移动速度低于每小时1.5角秒的天体,以减少返回的假阳性误报数。当2003年塞德娜(Sedna)被发现时,它以每小时1.75角秒的速度运动,受此启发该团队研究小组使用更低的角度移动限制,再次分析了以前的数据,并用肉眼进行人工排查。

2005年1月5日,迈克·布朗、双子座天文台的查德·特鲁希略(Chad Trujillo)、 耶鲁大学 的 大卫·拉比诺维茨 (David Rabinowitz)在调查2003年的照片资料中发现了阋神星。 2005年1月8日他们通过验证后正式公布,在 海王星 轨道外数十亿英里处发现了一个 冥王星 大小的 天体 ,并根据虚构的电视剧人物为其起名为“西娜”(Xena)。这一发现引发了关于 行星定义 的争论。

国际天文学联合会 (IAU)根据首次发现的日期为这个新发现的天体定了一个临时名称为2003 UB313。

2005年9月,科学家发现Xena有一颗小卫星,并给它起名为Gabriella(电视剧中Xena伙伴的名字)。

2010年11月,当阋神星矮经过一颗昏暗 恒星 前方时,天文学家能够通过阋神星的距离进行精确测量,这一事件被称为 掩星 。科学家根据观测结果确定阋神星的直径为2,326±12千米,比 冥王星 略小。 

命名

布朗 最初想将这个 天体 称为莉拉(Lila),因“ 莉拉 ”与布朗刚出生的女儿的名字(Lilah)相似。 但后来布朗团队根据虚构的电视剧人物为其起名为“ 西娜 ”(Xena)。

2006年9月14日,国际天文联合会(IAU)宣布,这颗被称为Xena的 矮行星 以 古希腊 “不和与冲突的女神”的名字命名为 厄里斯 (Eris)。在科学界和公众的持续争论中,厄里斯的发现导致 冥王星 从一颗 行星 降级为矮行星,Eris这个名字非常恰当。

同时, 小行星 中心按惯例赋予它正式的小行星编号136199。 阋神星的全称是136199 Eris。

中文命名 :2007年6月16日,在 扬州市 召开的天文学名词审定委员会工作会议上,名词委委员、 台湾省 同仁和特约代表共21人,有鉴于矮行星Eris的发现对 太阳系 组织结构的重大影响,以两阶段投票表决的形式敲定了中文采用意译,译名为“阋神星”。同时将其 卫星 “Dysnomia”定名为“ 阋卫一 ”。

 阋(xì):会意字,本义为不和、争吵。

分类

经过几个月关于如何对厄里斯进行分类的辩论,2006年8月26日,国际天文联合会投票决定改变 行星 的定义 。规定行星必须满足三个条件:第一,它必须围绕 恒星 运转;第二,它的质量必须足够大,能在自身重量作用下大致呈球形;第三,它必须清空轨道周围的区域,即没有其他物体能够与它共享 公转 的轨道。 冥王星因为其轨道与 海王星 相交 ,因此不符合定义中的第三个条件,被“开除”出太阳系 行星 行列, 太阳系 中的行星数量减少到8颗。

同时, 国际天文学联合会 还创建了一个新的类别“ 矮行星 ”,所谓“矮行星”是指同样具有足够质量、呈圆球状,但不能清除其轨道附近其他物体的天体。 冥王星 重新归类为 矮行星 。 阋神星和 小行星 谷神星也被归类为矮行星。

物理特性

阋神星是 柯伊伯带 天体 天体中的一员,这些天体大约形成于45亿年前( 太阳系 的历史早期)。 天文学家认为柯伊伯带的冰冷天体是太阳系形成过程中留下的残余物。它们中的大多数可能是极其古老或原始的物体,自形成以来几乎没有发生过改变。

基本特性

阋神星是已发现的距 太阳 最远的 矮行星 ,与太阳平均距离为101.25亿km(约为68个天文单位),太阳光从太阳到阋神星表面需要九个多小时。 通过研究 阋卫一 (Dysnomia)的运动,发现阋神星可能是一个球形物体。 阋神星的质量为1.66x10 22 kg(比 冥王星 重27%,相当于月球质量的22%) ,半径约为1163km,约为 地球 半径的五分之一,和 冥王星 差不多,比月球小一点。

阋神星非常寒冷,地表温度变化范围约为-217 摄氏度 至-243摄氏度。阋神星没有已知“环”,科学家们对阋神星的内部结构知之甚少,对其 磁层 一无所知。

内部构成

阋神星密度约为2.52g/cm 3 ,密度值表明阋神星85%由岩石组成 ,岩石表面很可能与冥王星相似 ;同时含少量冰(15%),冰层约厚100km,围绕着巨大的岩石核心。这层内部非常厚的冰层主要是水冰,与阋神星表面非常薄的冰冻大气层不同。

表面

阋神星的外表呈灰色 ,其表面可能是一层不到1毫米厚的富含氮的冰和冰冻 甲烷 混合物 。 这层冰是在阋神星轨道上远离太阳而进入寒冷环境时,氮或甲烷大气在其表面 凝结 成霜而形成的。

阋神星表面具有极强的反射性,能够反射96%的光线( 反照率 0.96),与 土星 的 冰卫星 ( 土卫二 )同为 太阳系 中反光性最强的 天体 之一。

大气层

阋神星表面的氮和甲烷的冰层可能是阋神星的气层。 阋神星经常离太阳太远,以至于其大气层崩塌并结冰,以雪的形式降落到地表。 当阋神星接近距离太阳最近的点(距离约57亿km)时,冰会重新变成气体。

轨道特性

自转

阋神星绕太阳 公转 时,每25.9小时自转一圈,使其白昼长度与 地球 的相似。

公转

阋神星轨道平均距离为68AU(天文单位,即地球与太阳距离的68倍) ,绕太阳一周需要557个地球年 ,近日距为37.77AU,远日距为97.56AU。八颗行星的轨道都与地球大致处于同一平面,与此不同,阋神星的公转轨道是很扁的椭圆,其轨道是所有 矮行星 中倾斜度最高的 , 轨道倾角 44.187°,轨道偏心率达0.436 。其 轨道平面 远离 太阳系 行星平面,并远远超出柯伊伯带。 它在1698年到1699年之间到达近日点,在1977年到达远日点,并在2256年至2258年之间返回近日点。

卫星

2005年9月,科学家发现阋神星有一颗非常小的 卫星 (Dysnomia) ,即 阋卫一 。

2006年9月14日,国际天文联合会(IAU)宣布,厄里斯的 卫星 被命名为Dysnomia(希腊文Δυσνομια),即厄里斯女儿的名字,其是希腊违法女神。

Dysnomia的质量小于1.4×10 20 ,半径为350±58km。 其约比阋神星暗50倍,离阋神星约40000km。 Dysnomia的轨道接近圆形,绕阋神星转动一周可持续约16天。

天文学家可以利用阋卫一和其他围绕行星和 矮行星 的小卫星来计算母体的质量。阋卫一在冥王星和阋神星的对比方面起着重要作用。

观测与探测

观测

在2005年12月3日和2006年8月30日, 哈勃空间望远镜 对厄里斯(中间)及其 卫星 Dysnomia的观测,并使用高级 巡天 相机获得的图像,与8月20日、21日、30日和31日拍摄的 凯克望远镜 的图像相结合,以测量卫星Dysnomia的轨道并计算厄里斯的质量,厄里斯是 太阳系 中最大的 矮行星 。

2010年11月,当阋神星 矮行星 经过一颗昏暗 恒星 前方时,天文学家能够通过阋神星的距离进行精确测量,这一事件被称为 掩星 。除了测量阋神星的大小外,研究人员还确定其形状、大小和质量。这些观测结果帮助科学家确定阋神星的直径为2,326±12km,比 冥王星 略小 。根据航天器“ 新地平线号探测器 ”到达冥王星时测量其的直径2,370km。

探测

柯伊伯带 离 太阳 很远,只有 先驱者10号 、 先驱者11号 、 旅行者1号探测器 、 旅行者2号探测器 和新 地平线 号等五艘人造 宇宙飞船 能飞到离太阳50个天文单位的地方。2015年,“新地平线”号人造宇宙飞船成为第一艘飞越并探索 冥王星 的航天器。之后,它访问了486958号 天体 ,这是一个酷似雪人的柯伊伯带物体。“新地平线”的飞行任务还未公布,下一个飞行目标可能为阋神星,计算表明,飞往厄里斯的任务大约需要25年。

相关研究

迈克·布朗和 加州大学 圣克鲁斯 分校教授弗朗西斯·尼莫在2023年11月的《科学》中刊登的文章显示,他们提出了一系列基于阋神星卫星Dysnomia新质量估算的模型,根据他们的研究结果,阋神星是由一个冰壳包围的岩石核心组成,与冥王星的传导外壳不同,阋神星的耗散性很大,这个冰外壳很可能是对流的。岩石含有 放射性元素 ,这些元素会产生热量。然后热量必须以某种方式散发出去,当热量逸出时,它会推动冰层缓慢搅拌。因此,阋神星不太像一个刚性物体,而“更像是软奶酪或类似的东西,有一定的流动性。

相关文化

阋神星的英文名字Eris( 厄里斯),是希腊神话中的不和女神,其是 宙斯 与 赫拉 之女,善于挑起纠纷,制造事端,在 希腊众神 中的地位远不如天后赫拉、智慧女神雅典娜、 爱神 阿佛洛狄忒 等女神。

厄里斯因未被邀请参加 珀琉斯 和忒提斯的婚礼,怀恨在心,想要挑起纠纷报复众神,就暗中在宴席扔下一个金苹果,上面写到“送给最美丽的女神”。赫拉、 雅典娜 和阿佛洛狄忒三位女神都认为自己最美,金苹果应该属于自己。为此,她们请特洛伊王子帕里斯来裁判。阿佛洛狄忒向 帕里斯 承诺,让他娶到人间最美丽的女子海伦为妻。帕里斯为这一诺言所诱,就把金苹果判给这位爱神。后来,阿佛洛狄忒帮助帕里斯拐走了已经身为 斯巴达 国王 墨涅拉奥斯 妻子的 海伦 ,掀起了斯巴达与特洛伊之间长达十年的著名的 特洛伊战争 。

参考资料

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  12. 太阳系行星“裁员” 冥王星遭“降级” 国家航天局 2024-01-28
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