于2004年發(fā)現(xiàn)的妊神星（Haumea）是一顆矮行星，位于太陽(yáng)系柯伊伯帶冥王星軌道之外。2006年由于發(fā)現(xiàn)了妊神星和其他矮行星，冥王星被從行星的行列中降級(jí)為矮行星，妊神星在2008年被正式確認(rèn)為矮行星。

橢圓形形狀類似于橄欖球或美式足球中使用的球，它有兩個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)光環(huán)。由于它的光環(huán)，妊神星是一組太陽(yáng)系天體中的一員，這些天體包括土星、天王星、海王星和木星，以及在木星和海王星之間軌道運(yùn)行的行星charklo（女凱龍星）和Chiron（喀戎星）。

妊神星的光環(huán)從未被直接觀測(cè)到，2017年一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組推斷出了它的存在，對(duì)一顆恒星掩星(經(jīng)過(guò))時(shí)的光波動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)量。在太空中，當(dāng)一個(gè)物體從觀察者的角度經(jīng)過(guò)另一個(gè)物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生掩星現(xiàn)象。

這顆恒星的光是在地球上被妊神星遮擋被時(shí)觀測(cè)到，位于巴西瓜拉廷圭塔的圣保羅州立大學(xué)工程學(xué)院(FE-UNESP)全職教授Othon Cabo Winter說(shuō)：它的亮度隨著妊神星經(jīng)過(guò)它的前方而降低，這使得天文學(xué)家能夠獲得關(guān)于妊神星形狀的信息。

當(dāng)光環(huán)從恒星前面經(jīng)過(guò)時(shí)，恒星的光線也會(huì)減弱，這使得他們也能獲得關(guān)于光環(huán)的信息。2017年發(fā)現(xiàn)光環(huán)的研究人員表示，光環(huán)圍繞妊神星軌道非常接近1:3的共振區(qū)，這意味著光環(huán)粒子每三次繞妊神星旋轉(zhuǎn)一次。

溫特、泰斯·里貝羅和加布里埃爾·博德斯·莫塔是UNESP軌道動(dòng)力學(xué)和行星學(xué)小組的成員，他們的一項(xiàng)新研究表明，這種共振作用于環(huán)形粒子需要一定程度的偏心。根據(jù)溫特的說(shuō)法，這個(gè)環(huán)很窄，實(shí)際上是圓形的，這一事實(shí)阻止了共振的作用。

然而，該小組確定了一種穩(wěn)定、幾乎是圓形的周期軌道特定類型，它與妊神星環(huán)位于同一區(qū)域，周期軌道是隨著時(shí)間重復(fù)的軌道。研究不是觀察性的，沒(méi)有直接觀察到戒指（環(huán)），原因是這個(gè)環(huán)非常脆弱，而且距離太遠(yuǎn)，地球上的天文觀測(cè)站無(wú)法觀測(cè)到。

妊神星和太陽(yáng)之間的平均距離是地球和太陽(yáng)之間距離的43倍。研究完全是計(jì)算性的，基于對(duì)妊神星和土星環(huán)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)模擬，根據(jù)牛頓萬(wàn)有引力定律(牛頓定律描述了行星的運(yùn)動(dòng))，科學(xué)家得出結(jié)論，土星環(huán)不在那個(gè)空間區(qū)域，這是由于1:3的共振，而是由于一系列穩(wěn)定的周期軌道。

現(xiàn)在發(fā)表在英國(guó)《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上發(fā)表的2019年5月刊上研究中，研究人員研究了環(huán)所在區(qū)域內(nèi)單個(gè)粒子的動(dòng)力學(xué)。這篇論文背后的研究是由圣保羅研究基金會(huì)(fapesp)資助的主題項(xiàng)目“小天體在軌道動(dòng)力學(xué)中的相關(guān)性”的一部分，并由巴西聯(lián)邦政府通過(guò)CAPES、高等教育研究委員會(huì)和國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展委員會(huì)(CNPq)資助。研究的主要目的是根據(jù)穩(wěn)定區(qū)域的位置和大小來(lái)確定妊神星環(huán)的結(jié)構(gòu)。研究人員也想找到戒指環(huán)存在的原因，特別感興趣的是試圖理解與1:3共振相關(guān)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

穩(wěn)定區(qū)域

研究人員利用龐加萊面切面技術(shù)分析了環(huán)所在區(qū)域的動(dòng)力學(xué)。通過(guò)模擬粒子在該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，生成了計(jì)算機(jī)圖形(剖面圖)，其中穩(wěn)定區(qū)域表示為島嶼(閉合曲線)，不穩(wěn)定區(qū)域表示為不規(guī)則分布的點(diǎn)。由于1：3共振所發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定區(qū)域具有高度偏心軌道，所以比能與環(huán)(窄而圓)相容的軌道還要多。

另一方面，在同一區(qū)域發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的區(qū)域，但軌道的偏心率較低，與環(huán)相匹配，這些區(qū)域被發(fā)現(xiàn)是由于一系列周期軌道。妊神星直徑為1456公里，不到火星直徑的一半，呈橢圓形，是火星寬度的兩倍，繞太陽(yáng)一周需要284年，這顆矮行星如此遙遠(yuǎn)。

到達(dá)它的陽(yáng)光如此微弱，以至于它的表面溫度是零下223攝氏度。夏威夷休眠火山莫納克亞上的一個(gè)天文臺(tái)的巨型透鏡探測(cè)到了妊神星衛(wèi)星Namaka和Hi'iaka。這顆矮行星是以夏威夷的生育女神命名，它的衛(wèi)星也是以生育女神的女兒命名，它們被認(rèn)為是矮行星和其他天體碰撞的結(jié)果。

妊神星在不到4小時(shí)內(nèi)完成一次自轉(zhuǎn)，比太陽(yáng)系中任何已知的平衡體旋轉(zhuǎn)得都快。這可能與過(guò)去的暴力有關(guān)。天文學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)太陽(yáng)系形成時(shí)，妊神星最初很像冥王星。數(shù)十億年前，一個(gè)大型天體可能與妊神星相撞，將其表面的大部分冰驅(qū)逐出去，使其旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他矮行星。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: FAPESP

參考期刊文獻(xiàn):《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz246

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