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太阳系的新成员!重构天文学!冥王星隐藏的伴星之谜!

2024-01-08科学

76年来,天文学的篇章里,我们的太阳系曾被描绘为九大行星的家园,而非今日图表中的八大行星。这一变迁,源于2006年冥王星的身份之变 —— 从昔日的主要行星,沦为今日的矮行星。这一变更,在当时激起了波澜壮阔的争议,甚至衍生出了新词「plutoed」,象征着地位的跌落。

时至今日,仍有声音坚称,这个冰封的异界,理应成为离太阳第九远的主要行星。然而,围绕冥王星的还有另一场辩论,它关乎其最大的卫星卡戎,这颗被遗忘的月亮,真的只是一颗卫星吗?冥王星的故事,是关于发现、辩论和一次重大决策的传奇,它引领我们认识了一类全新的天体。但当我们凝视这个遥远世界及其所谓的巨大卫星时,我们是否误解了它们的本质?冥王星和卡戎,是否真的构成了我们太阳系中第一个双行星系统?

冥王星,这颗被归类为矮行星的奇异星体,座落于被称为柯伊伯带的神秘地带。它的特征多彩多姿 —— 红色的雪、蓝色的天空、高耸入云的山峰,以及心形的冰川。它是太阳系中最富魅力的天体之一,但它的最大卫星卡戎,这颗经常被忽视的伙伴,赋予了这颗冰冷的矮行星更多的迷人光彩。冥王星虽然早在1930年被克莱德·汤博发现,但其卫星卡戎直到1978年才被天文学家詹姆斯·克里斯蒂发现。最初,它被提议命名为珀耳塞福涅——希腊神话中被冥王星劫走、成为冥界女王的宙斯女儿。然而,克里斯蒂提议将其命名为卡戎,这位希腊神话中的渡船人,负责将灵魂送过冥河斯提克斯。但他想要用这颗卫星的发现纪念他的妻子夏琳,因此将其发音为「Shar-Ron」,而非「Kha-Ron」。

直到2015年NASA的新视野号探测器的飞掠,我们才真正了解到卡戎那不同寻常的表面,它覆盖着令人惊叹的特征。一个巨大的红色结构覆盖着它的北极,这个神奇的现象后来被发现是冥王星稀薄大气层中的物质沉积在其冰冻地面上的结果。一条壮观的峡谷纵横其表面,延伸超过1600公里(994英里),在某些地方,它的深度甚至是大峡谷的两倍。还有一些奇异的地貌被发现,例如一个被昵称为「护城河中的山」的孤独土丘,因为它矗立在一个深坑中。卡戎直径约1200公里(746英里),大约是冥王星的一半宽,实际上,它是太阳系中相对其母体最大的已知卫星。那么,卡戎是否更接近矮行星而非卫星的身份呢?如果是这样,冥王星和卡戎是否构成了我们太阳系中第一个双矮行星系统?

宇宙中的双体天体并不罕见,估计银河系中约三分之一的恒星系统为双星系统。然而,双行星系统预计要稀少得多。不幸的是,区分双行星和行星-卫星系统的标准并不明确。但最常用的标准与天体如何围绕彼此旋转有关。基本上,两个天体间的质心必须位于它们之外。当你想到双星系统时,你可能会想象两个天体相互围绕,但实际上它们是围绕着一个共同的质心旋转。这个位置被称为重心。每个天体都有一个质心,这是构成天体所有物质的确切中心,也是天体可以平衡的点。在太空中,围绕彼此旋转的两个或多个天体也有一个质心。这就像一个虚拟的点,所有天体围绕它旋转,重心通常最接近质量最大的天体。在地球-月球系统中,重心坐标位于地球中心上方约4671公里(2902英里)。

这意味着这些坐标出现在地球内部,它们位于地表以下,因此月球实际上围绕地球旋转。这意味着它不能被归类为双行星系统。但冥王星和卡戎的情况并非如此。在这里,重心坐标位于冥王星中心上方约2126公里(1321英里)。这意味着每个天体都围绕一个位于冥王星之外的点旋转。这个点围绕太阳旋转,冥王星的其他四颗卫星——尼克斯、斯蒂克斯、克柏罗斯和海卓拉也围绕这个点旋转。冥王星只是围绕共同质心旋转的天体系统中最大的天体。由于卡戎相对于冥王星的大小,它们在2006年冥王星被重新分类之前,实际上被许多人视为双行星。但我认为,有一个强有力的论点,即这些遥远的冰冷世界应该被重新考虑为我们太阳系的第一个官方双矮行星系统。

根据国际天文联合会的定义,矮行星是围绕太阳运行、具有足够的质量以呈现近乎球形的天体,但与主要行星不同,它没有清理其轨道周围的邻域。如果卡戎不围绕冥王星旋转,那么它不是冥王星的卫星,如果它符合国际天文联合会矮行星分类的前两个标准,那么它也必须是一个矮行星。如果卡戎和冥王星都围绕位于冥王星外部的质心旋转,那么根据这些定义,它们是一个双矮行星系统。它们可能不是唯一的,遥远的世界厄里斯和它的卫星迪斯诺米亚可能是一个双矮行星系统。奥尔库斯和它的卫星万特也可能是一样,还有瓦尔达和伊尔马雷。

这些双矮行星甚至双行星是如何形成的还是一个谜,但人们认为就像我们自己的月球在一次巨大的撞击事件中产生一样,卡戎也可能以同样的方式产生。很久以前,可能有一个巨大的物体撞击了冥王星,并撕裂了一个最终成为卡戎的块状物。如果银河系充满了双星,那么也可能存在双行星。

在我们的太阳系中,已经发现了数十个双小行星,那么为什么不将双矮行星作为一个类别呢?2006年冥王星的重新分类当时引起了很大的骚动,但事实是投票将其定为矮行星的天文学家只是试图纠正几十年前发生的错误分类。但这是否仍然是这样?是否有充分的理由认为它仍然被错误地分类?冥王星和卡戎是否应该被归类为一个新的类别,作为我们太阳系第一个官方认可的双矮行星?欢迎大家在评论区,留下你的宝贵见解。