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在太阳系边缘发现的“不应存在的”环系统,令科学家感到困惑。

一颗名为创神星的冰冷矮行星竟然存在一个距离它很远的行星环,这令科学家感到不可思议。

天文学家在太阳系内发现了一个此前从未发现的环系统,而这个星环和母星之间的距离之远,被科学家认为是不可能的。

创神星位于海王星之外,大小约为冥王星的一半。这是在太阳系中发现的第三个小行星环和第七个环系统。太阳系中最著名、被研究多是巨型行星土星、木星、海王星、天王星的环。

英国谢菲尔德大学物理学与天文学教授维克.迪隆说:“(此前已知的)6颗有环系统的行星,它们的环离行星表面都很近。因此,这确实挑战了我们环形成理论。此前认为,在如此远的地方不可能存在行星环,所以,创神星的环是一个真正的理论挑战。”

行星环距创神心的距离相当于七倍行星半径,是维持环状状态的理论极限距离的两倍多,这一极限值被称为“洛希极限”。相比之下,土星环与行星之间的距离只有土星半径的三倍。

过去,人们认为,距离超过洛希极限的环无法在远离母星的地方存在。

迪隆说:“在洛希极限以外形成的环并不稳定;环的物质会迅速聚集、形成小行星。通过这次发现,我们不仅找到了洛希极限之外的环,而且距离远远超出了这一极限。”

英国《自然》周刊2月8日发表了该团队的研究成果。

迪隆及其研究团队认为,创神星的环与太阳系其他环形成过程类似:围绕母行星运转的行星碰撞产生碎片,这些岩石、冰和尘埃粒子形成了环。

研究人员说,如果这些粒子太靠近母行星并且在洛希极限之内,他们就无法形成一颗小卫星,因为来自行星的潮汐力会不断将它们撕裂,阻止他们聚集。但创神星的环不是这样。

迪隆说:“我们必须弄明白是什么原因阻止了卫星在如此遥远的地方形成。环内的粒子一直在碰撞,如果这些碰撞是弹性碰撞,那么粒子就无法结合在一起形成卫星。”(弹性碰撞是指两个物体互相撞击后会弹开而不是结合在一起,就像皮球撞击地板一样)。

迪隆说,如果环内粒子的外层包裹了冰,那么就可能发生弹性碰撞 – 由于创神星位于太阳系边缘,这是有可能的。不过,需要更多的数据来证实这一想法。

研究人员在观察创神星是否存在大气层时发现了这一环系统。该团队使用了的加那利大型望远镜上的高速相机,这台位于西班牙加那利群岛的望远镜,能够发现来自背景恒星的微小光线变化。当创神星从背景恒星前方经过时,会产生持续时间不到一分钟的掩星,此时的背景恒星亮度会下降5%至10%,光环变得清晰可见。

迪隆说:“这一发现有点出人意料。我们知道有可能发现他们,但其实从未真正去寻找。”

创神星的关环太小,亮度也太过微弱,无法通过直接成像来观测,即使哈勃空间望远镜那样强大的仪器也难以做到。迪隆还说,除了掩星事件,发现这些矮行星环的唯一途径可能是机器人探测器。

迪隆说:“这一发现展示了我们宇宙的惊人多样性。不必去遥远的宇宙深处寻找意想不到的东西。在我们自己的太阳系中,仍然有那么多惊喜。”

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7201339199432589859

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