新華社北京2月10日電 一支國際天文研究團隊發現太陽系邊緣一顆名為創神星的小行星擁有一個行星環,而這個行星環的存在“挑戰現有認知”。依據天文學界目前普遍接受并應用的洛希極限推論,那個位置不可能出現行星環,而是應該存在一顆衛星。

用一些科學家的話說,由于這一發現,洛希極限推論“必須徹底修正”。

“不可能的地方”

行星環指圍繞行星旋轉的物質構成的環狀帶,具體成因尚不明確。太陽系中木星、土星、天王星和海王星擁有行星環,一些較大的小行星也有行星環。

研究人員在知名學術期刊《自然》8日刊載的論文中介紹,創神星位于太陽系邊緣柯伊伯帶,于2002年首次被美國天文學家發現,以美洲土著居民神話中的創世之神命名。它的直徑大約1110千米,大小約相當于月球三分之一,與太陽之間距離約為地日距離的44倍。創神星有一顆衛星,直徑約170千米,在行星環外運行。

天文學家2018年至2021年借助一系列地面望遠鏡和Cheops太空望遠鏡展開天文觀測,其間經由觀察掩星現象發現了創神星的行星環。掩星指一個天體在另一個天體與觀測者之間通過時產生的遮蔽現象。

路透社援引研究論文主要作者、巴西里約熱內盧聯邦大學天文學家布魯諾·莫爾加多的話說:“這是在一個不可能的地方發現了一個(行星)環。”那里,依照現有認知,應該出現另一顆衛星。

洛希極限唯一例外

據英國媒體報道,創神星的行星環由被冰覆蓋的顆粒組成,直徑約8200千米。它距創神星中心約4100千米,大致是創神星半徑的7.5倍,是洛希極限的兩倍多。

洛希極限指天文學中一個特殊的距離,由法國天文學家愛德華·洛希首先計算出來并因此得名。如果兩個天體之間的距離小于洛希極限,較大天體的潮汐力可以將較小的天體撕碎,產生的碎塊可能會形成環狀帶,圍繞較大天體運轉。而那些在洛希極限以外的碎塊,尤其是巖石和冰等碎塊密集區,就會傾向于“抱團”,進而吸引更多碎塊,像滾雪球一樣越來越大。依據現有理論,這種滾雪球效應將導致幾十年就可能形成一顆小衛星。

先前天文學家觀測到的行星環全部位于洛希極限范圍內。創神星的行星環出現的位置是迄今發現的唯一例外。研究人員驚訝于它如何能在如此遙遠的地方依舊保持穩定結構。現階段一個猜想是環內顆粒“黏性較低”,因此碰撞時更可能反彈,而非聚集。

英國謝菲爾德大學天文學教授維克·迪隆說:“如果它們外層包裹著非常寒冷的冰,碰撞起來就相當有彈性,就像冰雹碰撞而非雪花。大家兒時了解過壯觀的土星環,因此希望這個新發現能幫我們進一步了解行星環的形成。”

關于洛希極限難以解釋這個行星環的存在,路透社援引意大利國家天體物理學研究所天文學家伊莎貝拉·帕加諾的話報道,一種可能是,創神星可能曾經另有一顆衛星,但它遭到“破壞性撞擊”,產生的碎塊后來形成了一個行星環,不過這個行星環“存在的時間非常短,能夠觀察到它的概率非常低”,而科學家們僥幸觀察到它。另一種可能是,冰顆粒聚集的理論“需要修正”,冰顆粒可能不會總像人們預期的那樣迅速聚集起來、形成大些的天體。(王鑫方)