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太陽系的新成員!重構天文學!冥王星隱藏的伴星之謎!

2024-01-08科學

76年來,天文學的篇章裏,我們的太陽系曾被描繪為九大行星的家園,而非今日圖表中的八大行星。這一變遷,源於2006年冥王星的身份之變 —— 從昔日的主要行星,淪為今日的矮行星。這一變更,在當時激起了波瀾壯闊的爭議,甚至衍生出了新詞「plutoed」,象征著地位的跌落。

時至今日,仍有聲音堅稱,這個冰封的異界,理應成為離太陽第九遠的主要行星。然而,圍繞冥王星的還有另一場辯論,它關乎其最大的衛星卡戎,這顆被遺忘的月亮,真的只是一顆衛星嗎?冥王星的故事,是關於發現、辯論和一次重大決策的傳奇,它引領我們認識了一類全新的天體。但當我們凝視這個遙遠世界及其所謂的巨大衛星時,我們是否誤解了它們的本質?冥王星和卡戎,是否真的構成了我們太陽系中第一個雙行星系統?

冥王星,這顆被歸類為矮行星的奇異星體,座落於被稱為凱伯帶的神秘地帶。它的特征多彩多姿 —— 紅色的雪、藍色的天空、高聳入雲的山峰,以及心形的冰川。它是太陽系中最富魅力的天體之一,但它的最大衛星卡戎,這顆經常被忽視的夥伴,賦予了這顆冰冷的矮行星更多的迷人光彩。冥王星雖然早在1930年被基利德·湯博發現,但其衛星卡戎直到1978年才被天文學家占士·姬絲蒂發現。最初,它被提議命名為珀耳塞福涅——希臘神話中被冥王星劫走、成為冥界女王的宙斯女兒。然而,姬絲蒂提議將其命名為卡戎,這位希臘神話中的渡船人,負責將靈魂送過冥河斯提克斯。但他想要用這顆衛星的發現紀念他的妻子夏琳,因此將其發音為「Shar-Ron」,而非「Kha-Ron」。

直到2015年NASA的新視野號探測器的飛掠,我們才真正了解到卡戎那不同尋常的表面,它覆蓋著令人驚嘆的特征。一個巨大的紅色結構覆蓋著它的北極,這個神奇的現象後來被發現是冥王星稀薄大氣層中的物質沈積在其冰凍地面上的結果。一條壯觀的峽谷縱橫其表面,延伸超過1600公裏(994英裏),在某些地方,它的深度甚至是大峽谷的兩倍。還有一些奇異的地貌被發現,例如一個被昵稱為「護城河中的山」的孤獨土丘,因為它矗立在一個深坑中。卡戎直徑約1200公裏(746英裏),大約是冥王星的一半寬,實際上,它是太陽系中相對其母體最大的已知衛星。那麽,卡戎是否更接近矮行星而非衛星的身份呢?如果是這樣,冥王星和卡戎是否構成了我們太陽系中第一個雙矮行星系統?

宇宙中的雙體天體並不罕見,估計銀河系中約三分之一的恒星系統為雙星系統。然而,雙行星系統預計要稀少得多。不幸的是,區分雙行星和行星-衛星系統的標準並不明確。但最常用的標準與天體如何圍繞彼此旋轉有關。基本上,兩個天體間的質心必須位於它們之外。當你想到雙星系統時,你可能會想象兩個天體相互圍繞,但實際上它們是圍繞著一個共同的質心旋轉。這個位置被稱為重心。每個天體都有一個質心,這是構成天體所有物質的確切中心,也是天體可以平衡的點。在太空中,圍繞彼此旋轉的兩個或多個天體也有一個質心。這就像一個虛擬的點,所有天體圍繞它旋轉,重心通常最接近質素最大的天體。在地球-月球系統中,重心座標位於地球中心上方約4671公裏(2902英裏)。

這意味著這些座標出現在地球內部,它們位於地表以下,因此月球實際上圍繞地球旋轉。這意味著它不能被歸類為雙行星系統。但冥王星和卡戎的情況並非如此。在這裏,重心座標位於冥王星中心上方約2126公裏(1321英裏)。這意味著每個天體都圍繞一個位於冥王星之外的點旋轉。這個點圍繞太陽旋轉,冥王星的其他四顆衛星——尼克斯、斯蒂克斯、克柏羅斯和海卓拉也圍繞這個點旋轉。冥王星只是圍繞共同質心旋轉的天體系統中最大的天體。由於卡戎相對於冥王星的大小,它們在2006年冥王星被重新分類之前,實際上被許多人視為雙行星。但我認為,有一個強有力的論點,即這些遙遠的冰冷世界應該被重新考慮為我們太陽系的第一個官方雙矮行星系統。

根據國際天文聯合會的定義,矮行星是圍繞太陽執行、具有足夠的質素以呈現近乎球形的天體,但與主要行星不同,它沒有清理其軌域周圍的鄰域。如果卡戎不圍繞冥王星旋轉,那麽它不是冥王星的衛星,如果它符合國際天文聯合會矮行星分類的前兩個標準,那麽它也必須是一個矮行星。如果卡戎和冥王星都圍繞位於冥王星外部的質心旋轉,那麽根據這些定義,它們是一個雙矮行星系統。它們可能不是唯一的,遙遠的世界厄裏斯和它的衛星迪斯諾米亞可能是一個雙矮行星系統。奧爾庫斯和它的衛星萬特也可能是一樣,還有瓦爾達和伊爾馬雷。

這些雙矮行星甚至雙行星是如何形成的還是一個謎,但人們認為就像我們自己的月球在一次巨大的撞擊事件中產生一樣,卡戎也可能以同樣的方式產生。很久以前,可能有一個巨大的物體撞擊了冥王星,並撕裂了一個最終成為卡戎的塊狀物。如果銀河系充滿了雙星,那麽也可能存在雙行星。

在我們的太陽系中,已經發現了數十個雙小行星,那麽為什麽不將雙矮行星作為一個類別呢?2006年冥王星的重新分類當時引起了很大的騷動,但事實是投票將其定為矮行星的天文學家只是試圖糾正幾十年前發生的錯誤分類。但這是否仍然是這樣?是否有充分的理由認為它仍然被錯誤地分類?冥王星和卡戎是否應該被歸類為一個新的類別,作為我們太陽系第一個官方認可的雙矮行星?歡迎大家在評論區,留下你的寶貴見解。