用一些科学家的话说,由于这一发现,洛希极限推论“必须彻底修正”。
“不可能的地方”
行星环指围绕行星旋转的物质构成的环状带,具体成因尚不明确。太阳系中木星、土星、天王星和海王星拥有行星环,一些较大的小行星也有行星环。
研究人员在知名学术期刊《自然》8日刊载的论文中介绍,创神星位于太阳系边缘柯伊伯带,于2002年首次被美国天文学家发现,以美洲土著居民神话中的创世之神命名。它的直径大约1110千米,大小约相当于月球三分之一,与太阳之间距离约为地日距离的44倍。创神星有一颗卫星,直径约170千米,在行星环外运行。
天文学家2018年至2021年借助一系列地面望远镜和Cheops太空望远镜展开天文观测,其间经由观察掩星现象发现了创神星的行星环。掩星指一个天体在另一个天体与观测者之间通过时产生的遮蔽现象。
路透社援引研究论文主要作者、巴西里约热内卢联邦大学天文学家布鲁诺·莫尔加多的话说:“这是在一个不可能的地方发现了一个(行星)环。”那里,依照现有认知,应该出现另一颗卫星。
洛希极限唯一例外
据英国媒体报道,创神星的行星环由被冰覆盖的颗粒组成,直径约8200千米。它距创神星中心约4100千米,大致是创神星半径的7.5倍,是洛希极限的两倍多。
洛希极限指天文学中一个特殊的距离,由法国天文学家爱德华·洛希首先计算出来并因此得名。如果两个天体之间的距离小于洛希极限,较大天体的潮汐力可以将较小的天体撕碎,产生的碎块可能会形成环状带,围绕较大天体运转。而那些在洛希极限以外的碎块,尤其是岩石和冰等碎块密集区,就会倾向于“抱团”,进而吸引更多碎块,像滚雪球一样越来越大。依据现有理论,这种滚雪球效应将导致几十年就可能形成一颗小卫星。
先前天文学家观测到的行星环全部位于洛希极限范围内。创神星的行星环出现的位置是迄今发现的唯一例外。研究人员惊讶于它如何能在如此遥远的地方依旧保持稳定结构。现阶段一个猜想是环内颗粒“黏性较低”,因此碰撞时更可能反弹,而非聚集。
英国谢菲尔德大学天文学教授维克·迪隆说:“如果它们外层包裹着非常寒冷的冰,碰撞起来就相当有弹性,就像冰雹碰撞而非雪花。大家儿时了解过壮观的土星环,因此希望这个新发现能帮我们进一步了解行星环的形成。”
关于洛希极限难以解释这个行星环的存在,路透社援引意大利国家天体物理学研究所天文学家伊莎贝拉·帕加诺的话报道,一种可能是,创神星可能曾经另有一颗卫星,但它遭到“破坏性撞击”,产生的碎块后来形成了一个行星环,不过这个行星环“存在的时间非常短,能够观察到它的概率非常低”,而科学家们侥幸观察到它。另一种可能是,冰颗粒聚集的理论“需要修正”,冰颗粒可能不会总像人们预期的那样迅速聚集起来、形成大些的天体。
(王鑫方)