2018.08.03 22:26

為尋找「第九大行星」 意外促成木星家族大發現

文|DeepTech深科技    攝影|DeepTech深科技
木星 (圖源:NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt and Seán Doran)
木星 (圖源:NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt and Seán Doran)

木星家族又多了10顆被證實的新衛星。現在它共有79顆已知衛星,是整個太陽系中擁有衛星最多的行星。這些新發現的衛星有望幫助天文學家深入地瞭解木星系統的形成和變化。

卡內基科學研究所的天文學家於2017年3月首次發現這批衛星,一共有12顆之多,不過其中2顆的衛星身份已經在去年6月被證實,剩下10顆則是最近被證實的。

該團隊使用的是位於智利的Blanco 4米望遠鏡,然而他們的主要目標並不是尋找木星衛星,而是尋找可能潛伏在冥王星以外,但又處於太陽系之中的極其遙遠的小天體或者行星。

但在搜尋這些位於太陽系邊緣的太空物體的同時,他們決定偷看一下潛伏在木星周圍的東西。如今,他們發現的這批衛星已被多次捕捉到,並且它們的確切軌道已經提交至國際天文學聯合會批准,後者是批准和承認天體的權威機構。

這些衛星都很小,直徑從小於1英里到2英里不等,並且可以分為3種不同的類型。2顆衛星相對靠近木星,並且與木星旋轉方向相同。剩下10顆衛星距木星約1,550萬英里,其中9顆與木星旋轉方向相反,但另一顆名為Valetudo的衛星卻與眾不同,它的旋轉方向與木星一致,像離木星較近的兩顆衛星一樣。這意味著在這個區域內,Valetudo與其他所有衛星背道而馳。

「這本質上就是在高速公路上逆行。」領導觀察小組的天文學家Scott Sheppard表示「在那種非常不穩定的局面下,(衛星之間)很可能發生正面碰撞。」

Valetudo並不是木星系統中唯一以這種方式運行的衛星,另一個叫做Carpo的衛星也與其所在區域內的其他衛星相向而行。不過Valetudo的軌道比Carpo更遠,而且它可能是最小的衛星。結合這一發現,天文學家認為,這是木星系統中曾經發生衛星碰撞的有力證據,而這些碰撞可能是造成今天木星周圍景觀的原因。「較大的衛星隨著時間的推移已經被碾成灰塵,直徑只有1千米的Valetudo可能是它最後的殘骸。」Sheppard 解釋道。

木星衛星圖(圖源:Carnegie Science)
木星衛星圖(圖源:Carnegie Science)

尋找木星的衛星並不容易。作為太陽系中最大的行星,它具有非常大的影響範圍,因此可能存在衛星的區域很大。用望遠鏡對該區域進行搜索耗時很久且十分困難。

「尋找這些衛星就是盡可能地搜尋這些在木星周圍的『點』」,Sheppard解釋道。同時,由於木星太過龐大,它會反射很多的光。這意味著尋找這些超小衛星的時候,會遇到很多的眩光干擾。

幸運的是,科學家使用的Blanco 4米望遠鏡是搜索這些衛星的完美設備。Sheppard表示,它的超大尺寸允許天文學家在更短的時間內搜索木星周圍的大面積空間,而且還具有減少木星眩光和散射光影響的能力。

今年5月再次觀測到的木星衛星Valetudo(圖源:Carnegie Science)
今年5月再次觀測到的木星衛星Valetudo(圖源:Carnegie Science)

這些特點使得Blanco望遠鏡擅長發現超遠距離以外的微小天體,這也是科學家使用它來調查冥王星以外天體的原因。去年3月,該團隊注意到木星恰好位於他們的正上方,於是他們決定「開個小差」:搜索與木星用相似速度運行的物體,即潛在的衛星。最終他們發現了12個潛在的木星衛星,之後又在今年5月,用不同的望遠鏡重新觀測和確認了他們的觀察結果。

Sheppard相信,這一批新衛星講述了一個關於木星過去的重要故事。天文學家認為,那9個移動方向相同的衛星,實際上可能是很久以前存在的更大衛星的碎片。它們中的一些具有相同的特徵,比如相同的軌道角度,這使得科學家們認為這些小衛星實際上是3個大衛星的碎片。

「我們認為,最初有3個母體衛星,不知何故,每一個母體衛星都破碎了。有一個重要的問題是:是什麼打碎了它們?」Sheppard說道。這就輪到Valetudo出場了。有這樣一個「背道而馳」的衛星在旁邊,它們之間可能發生了無數的正面碰撞,導致這些衛星變得像今天這樣小。

對於天文學家來說,發現的所有新衛星都是令人興奮的,因為圍繞著木星的它們形成於太陽系早期。與靠近木星的大型衛星(木衛一和木衛二)不同,這些遠距離的大規模衛星殘骸被認為與行星的構造材料相同。

這些岩石和塵埃在形成時很可能圍繞在太陽周圍,不過它們被木星強大的引力所捕獲,未能形成行星。這種情況是如何發生的目前尚未可知。「如果我們想瞭解木星是如何形成的,那麼我們要知道什麼樣的環境才能捕獲衛星?並且有多少衛星被捕獲?」馬里蘭大學的天文學家Douglas Hamilton表示,他不是該發現團隊的成員。

可能還有很多類似的衛星潛伏在木星周圍,等待著被人發現。我們發現的越多,我們就會越瞭解木星是如何成為今天的樣子的。「我們所看到的只是冰山一角。」Hamilton表示「我們搜尋的目標越小,我們發現的衛星就越多。」

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