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鸟神星

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鸟神星 Makemake
Makemake moon artist's view with legend.jpg
艺术家笔下的鸟神星与其卫星
发现
发现者 迈克尔·E·布朗
查德·特鲁希略
戴维·拉比诺维茨
发现日期 2005年3月31日
编号
MPC编号 (136472) Makemake
其它名称 2005 FY9
小行星分类 矮行星类冥天体外海王星天体QB1天体[1]
形容词 Makemakean
轨道参数[2][3]
历元 1955年1月28日(JD 2 435 135.5)
远日点 7 939.7 Gm(53.074 AU
近日点 5 760.8 Gm(38.509 AU)
半长轴 6 850.3 Gm(45.791 AU)
离心率 0.159
轨道周期 113 183 d(309.88 a
平均轨道速度 4.419 km/s
平近点角 15°
轨道倾角 29.00685°
升交点黄经 79.382°
近日点参数 298.41°
物理特征
大小 1300-1900 km
平均半径  km[4]
表面积 ~7 000 000 km²
体积 ~1.8 × 109 km³
质量 ~4 × 1021 kg
平均密度 ~2 g/cm³(假定)
表面重力 ~0.47 m/s²
~0.84 km/s
恒星周期 7.771小时
转轴倾角 未知
反照率 几何[4]
温度 30-35 K [c](假定反照率不变)
视星等 16.7([5]
绝对星等(H) -0.48[3]

鸟神星英语:Makemake/Maha-Maha,发音为:/ˌmɑːkiːˈmɑːkiː/ MAH-kee-MAH-kee[6]/ˌmɑːkeɪˈmɑːkeɪ/ MAH-kay-MAH-kay[7][8]),正式名称(136472) Makemake,是太阳系内已知的第三大矮行星,亦是经典柯伊伯带天体中最大的两颗之一。[a]鸟神星的直径大约是冥王星的四分之三。[9]鸟神星有一颗卫星。鸟神星的平均温度极低(约30 K(−243.2 °C)),这意味着它的表面覆盖着甲烷乙烷,并可能还存在固态[10]

最初被称为2005 FY9的鸟神星(后来被编号为136472),是由迈克尔·E·布朗领导的团队在2005年3月31日发现的;2005年7月29日,他们公布了该次发现。2008年6月11日,国际天文联合会将鸟神星列入类冥天体的候选者名单内。类冥天体是海王星轨道外的矮行星的专属分类,当时只有冥王星阋神星属于这个分类。2008年7月,鸟神星正式被列为类冥天体。[11][12][13][14]

发现[编辑]

迈克尔·布朗领导的团队在2005年3月31日发现了鸟神星,[3]并在2005年7月19日将此发现与阋神星的发现一同公布,但比妊神星的公布晚了两天。[15]

虽然鸟神星的相对亮度较高(约有冥王星的五分之一亮),[b]但人们长久以来都没有发现它,而事实上连许多更暗的柯伊伯带天体都已被发现了。这是因为多数搜寻小行星的活动都是紧邻着黄道(从地球上观察,太阳、月球和众多行星所处的平面)进行的,毕竟在黄道附近发现小行星的几率最高。因此,在早期的观测中,人们并没有发现鸟神星,这大概得归咎于它的高轨道倾角,以及它被发现时的位置:当时它正位于北天后发座,处于离黄道最远的地方。[5]

1930年前后,在克莱德·汤博外海王星星体的搜寻中,除冥王星外,鸟神星是唯一一颗其亮度足以让汤博观测到的矮行星。[16]在汤博观测的那段时间里,鸟神星距黄道只有几度,靠近金牛座御夫座的交界处,[d]视星等约为16.0等。[5]很不幸的是,这一位置也相当靠近银河,汤博几乎不可能从密布恒星的背景中找出鸟神星来。发现冥王星后,汤博在多年里仍在孜孜不倦地搜寻行星,[17]但他终未发现鸟神星或任何其他的外海王星天体

命名[编辑]

在鸟神星的发现被公之于众时,它曾使用过2005 FY9暂定名称。而在此之前,发现的团队还曾使用“复活兔”作为该天体的代称,因为它是在复活节过后不久被发现的。[6]

2008年7月,为了与国际天文联合会(IAU)对经典柯伊伯带天体命名的规则相一致,2005 FY9被以创造之神马奇马奇英语Makemake (mythology)的名字来命名。马奇马奇是复活节岛拉帕努伊族原住民神话中的人类创造者与生殖之神,[11]选择这一名称的部分原因是要保留该天体同复活节之间的关联。[6]

轨道与分类[编辑]

鸟神星轨道(蓝色)、妊神星轨道(绿色)、冥王星轨道(红色)以及黄道(灰色)。近日点(q)[3]远日点(Q)旁标注有经过日期。图中各天体均处于2006年4月的位置,并表现出了相对大小和不同的反照率及颜色。

截至2009年,鸟神星距离太阳52天文单位(7.78×109千米);[5]几乎是在它轨道上离太阳最远的地方。[10]鸟神星的轨道与妊神星非常相似:高达29°的轨道倾角和约0.16的中度离心率[18]然而,鸟神星的轨道在半长轴近日点处都要离太阳稍微远一些。它的轨道周期大约是310年,[2]比冥王星的248年与妊神星的283年都要长。鸟神星与妊神星现在的位置都远离黄道——角距大约为29°。鸟神星将在2033年经过远日点[5]而妊神星已在1992年初经过远日点。[19]

鸟神星在分类上属于传统的柯伊伯带天体[1][a]意即它的轨道因远离海王星而能长期保持稳定。[20][21]不同于会穿越海王星轨道的冥族小天体,传统柯伊伯带天体已经摆脱了海王星的轨道扰动;这是因为冥族小天体与海王星之间存在2:3的轨道共振,而传统天体在近日点处都比海王星远离太阳。[20]传统柯伊伯带天体的相对离心率较低(e低于0.2),因此像行星一样的绕着太阳运转。然而,鸟神星在此一族群中仍称得上是一名“另类”,因为它相较于其他经典柯伊伯带天体有着较大的轨道倾角。[22] 鸟神星与海王星之间可能存在着11:6的轨道共振,但需进一步的天文观测资料来加以验证。[23]

2006年8月24日,国际天文联合会(IAU)公布了对行星的新定义,其中将环绕太阳运行的天体明确地分为三类:“太阳系小天体”的质量小到不足以依靠自身引力形成球形表面;“矮行星”虽有足够质量以形成球形,但仍不能清除其轨道上相似大小的天体;“行星”则不仅有足够质量形成球形,且能清除其轨道上相似大小的天体。[24]在此分类下,冥王星阋神星谷神星被重新分类为矮行星。[24]

2008年6月11日,在原有行星分类的基础上,为了专门给海王星轨道外发现的矮行星进行分类,IAU进一步增加了类冥天体这一矮行星子分类。阋神星和冥王星属之,但谷神星却不是。一颗未知是否达到流体静力学平衡的天体,如要能被IAU归类为类冥天体,则必须具有较高的亮度,其绝对星等必须小于或等于+1,[25]这意味着只有鸟神星与妊神星可能符合这个资格。[26]2008年7月11日,IAU/USGS的行星命名工作小组将鸟神星列入类冥天体,使它成为官方认定的矮行星,也是继冥王星和阋神星之后的第三颗类冥天体。[11][14]

物理特征[编辑]

亮度、大小和自转[编辑]

天文爱好者拍摄的鸟神星(箭头所指)。上方的螺旋星系是位于后发座IC 3587
哈勃空间望远镜拍摄的鸟神星与其卫星(箭头所指)

目前,鸟神星是继冥王星之后第二亮的柯伊伯带天体,[16]在3月于后发座的时候视星等约为16.7等。[5]这种亮度使用一门业余的高档望远镜就可以观测到。鸟神星的反照率高达80%左右,由此估计其表面温度约为30 K。[c][4]鸟神星的精确大小还不是十分清楚,但依据斯皮策空间望远镜的红外观测数据以及与冥王星相似的光谱,可得出的直径估计值约为1,500+400
−200
 km。[4]这个数值比妊神星略大,使鸟神星成为继阋神星冥王星后的已知第三大外海王星天体。[18]鸟神星现在已成为太阳系的第四颗矮行星,因为它在可见光波段绝对星等已达-0.48等;[3]这实际上确保了它拥有足够大的质量来达到流体静力学平衡并成为椭球体[11]

截至2008年7月,鸟神星的自转周期依然是未知的,因为尚未观测到可辨识的光度变化。[27]这其中有两种可能的原因:其一是鸟神星寒冷的大气将各处地表塑造得极为相似,其二是鸟神星可能是以极地对着地球的。如果是后一种情况,那么可以预料,鸟神星的地貌将极不对称:当前可见的夏季半球要比冬季半球稳定得多。[28]

地球 阋卫一 阋神星 冥卫一 冥卫二 冥卫三 冥卫四 冥卫五 冥王星 鸟神星 妊卫一 妊卫二 妊神星 赛德娜 小行星225088 创卫一 创神星 亡卫一 亡神星
地球阋神星冥王星鸟神星妊神星赛德娜小行星225088创神星亡神星及其卫星的大小比较图。

光谱[编辑]

在2006年写给《天文和天文物理》期刊的快报中,利坎德罗(Licandro)等人报告了对鸟神星可见光与近红外光谱的观测结果。他们使用了威廉·赫歇耳望远镜伽利略望远镜英语Telescopio Nazionale Galileo进行了观测,得出了鸟神星地表类似于冥王星的结论。[29]类似于冥王星,鸟神星在可见光谱中呈现红色,但要远浅于阋神星地表的红色(参见外海王星天体的颜色比较)。[29]近红外光谱显示有甲烷(CH4吸收频带的存在。此前亦在冥王星与阋神星上观测到有甲烷存在,但后两者的光谱特征要明显弱于鸟神星。[29]

光谱分析显示,鸟神星表面存在有直径大于一公分的大颗粒甲烷晶体。[10]除此之外,鸟神星表面还可能存在着大量的乙烷托林物质,这些物质极有可能是甲烷受太阳辐射后光解的产物。[10]托林物质可能是鸟神星可见光谱呈红色的原因。尽管有证据表明,鸟神星表面存在着可能与其他冰质混合的氮冰,但它却没有达到冥王星与海卫一外壳含氮98%的水平。其中的原因,可能是氮物质在太阳系早期因不明原因被消耗了。[10][28][30]

大气[编辑]

甲烷与可能存在的氮意味着鸟神星上可以短暂地存在大气,这一现象与冥王星靠近其近日点时相似。[29]如果鸟神星存在氮物质,那么氮气将成为鸟神星大气中的主要物质。[10]大气的存在也为氮的流失提供一种合理解释:由于鸟神星的引力弱于冥王星、阋神星与海卫一,鸟神星可能会因为大气逃逸作用英语atmospheric escape而损失大量的氮;而甲烷虽轻于氮,但在鸟神星表面处于常温(30-35 K)时,[c]甲烷的蒸汽压却会明显低于氮气,这会抑制甲烷的逃逸;此过程的结果便是让甲烷的相对含量不断升高。

最新研究发现,鸟神星上没有大气。安达鲁西亚天体物理学研究所的约瑟-奥尔蒂斯博士表示:“鸟神星在一颗恒星前经过时把它挡住,于是看上去这颗红星就好像一下子消失了,然后又非常突然地出现,而不是逐渐消失然后渐渐变亮。这意味着这颗矮行星没有明显的大气。鸟神星被认为有一个很好的机会进化出大气来。从我们对精选出来的冰冷矮行星所进行的研究来看,第一次了解鸟神星的特性是非常重要的一步。”

卫星[编辑]

哈勃望远镜拍摄到的鸟神星和其卫星(箭头所指)

在发现之初,研究人员未能发现鸟神星的卫星。[16]但同时其他较大的外海王星天体都至少拥有一颗卫星:阋神星一颗妊神星两颗,而冥王星更有五颗。预测大约有10%-20%的外海王星天体有一颗或更多的卫星。[16]由于卫星能为质量测定提供一种简单的方法,缺少卫星会令人们更加难以测定鸟神星的准确质量。[16]

2016年4月26日,美国研究人员宣布发现鸟神星的唯一卫星S/2015 (136472) 1。2015年4月,研究人员用哈勃望远镜第三代广域照相机观测到鸟神星附近有一亮点,经过数据分析之后,在2016年正式宣布这一发现。[31]距离鸟神星约13,000英里(21,000千米),估计直径为100英里(160千米),其轨道形状尚不明确,亮度约为鸟神星的1/1300,形成原因仍有待进一步研究。[32]这一发现证实鸟神星与冥王星的相似度高于之前的预期,研究人员可以因此了解鸟神星的密度等更多细节。[33]

注释[编辑]

  1. ^ 天文学家迈克·布朗戴维·朱伊特马克·布伊英语Marc Buie将鸟神星归类为近离散天体,但小行星中心则将鸟神星分类为主柯伊伯带天体.[10][34][2][35]
  2. ^ 鸟神星在冲时的视星等为16.7等,而冥王星为15等.[27]
  3. ^小行星中心在线的小行星星历服务(Minor Planet Ephemeris Service):1930年3月1日: RA: 05h51m, Dec: +29.0.

参考文献[编辑]

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外部链接[编辑]


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