小行星被发现也拥有环

卡里克洛是继巨行星之后第一个被发现拥有环系统的天体

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天文学家在一个类小行星天体周围发现了环,该天体的轨道介于土星和天王星之间。直径仅为250公里的卡里克洛是迄今为止发现拥有环系统的最小天体。此前,只有巨行星——木星、土星、天王星和海王星——被观测到拥有环。

今天在线发表在《自然》杂志上的这项发现表明,环可能比之前认为的更常见。主要作者,里约热内卢国家天文台的天文学家费利佩·布拉加-里巴斯说,这项发现是一个意外和惊喜。环是很有趣的天体特征,因为它们通常是行星和卫星形成的第一步。但物质通常难以在一个引力很小的天体周围保持稳定。 “我们认为,拥有环可能与物体的质量有关。因此,在一个小物体上发现它们是非常出乎意料的,”他说。

卡里克洛属于一类被称为半人马座天体的物体,它们在不稳定的轨道上穿越外太阳系,并且可以同时具有小行星和彗星的特征。布拉加-里巴斯说,由于它们体积小、黑暗且遥远,研究它们是一项挑战。他的团队在2013年6月3日观测到这颗小行星在恒星和地球之间穿过时,阻挡了来自一颗遥远恒星的光线,从而发现了这些环。


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研究人员发现,当小行星穿过恒星时,亮度如预期般下降。但他们还探测到两次小得多的亮度下降,一次发生在卡里克洛在恒星前方通过之前,一次发生在之后。该团队汇集了来自南美洲七个地点的望远镜的结果,推断出这些闪烁是由两个不同的、狭窄的环引起的,它们的宽度分别为7公里和3公里。1977年,也是使用相同的技术发现了天王星周围的环。

环状起源
布拉加-里巴斯说,在卡里克洛周围发现环解决了关于该天体的一个谜题。此前对来自小行星的光线的分析表明,它的成分随时间变化。他说,一个由冰组成的环系统,有时正面朝向我们,但在其他时候侧面观察时会缩小成一条细线,可以完美地解释这些变化。

哈佛-史密森天体物理学中心(位于马萨诸塞州剑桥市)的行星科学家弗朗西斯卡·德梅奥说,这些结果非常令人信服。“很难用其他任何方式来解释这些测量结果,”她说。但这些环是如何形成的仍然是一个谜。作者认为,另一个小天体可能撞击了卡里克洛,将来自两个天体的碎片送入一个圆盘。其他可能性包括,圆盘是由卡里克洛旋转时甩出的物质形成的,或者该天体在行进过程中释放出尘埃或冰,很像彗星。德梅奥说,这些都是合理的。

一个很大的问题是,考虑到小行星的微小质量,这些环如何才能保持稳定。如果撞击导致了它们,那么撞击速度必须非常低,粒子才能留在半人马座天体的轨道上。但布拉加-里巴斯说,无论它们是如何形成的,公里级的卫星很可能正在“牧羊”,或者说是约束着这些环,并防止碎片消散。

美国宇航局喷气推进实验室(位于加利福尼亚州帕萨迪纳市)的天文学家詹姆斯·鲍尔说,对环的成分的研究将暗示它们的起源。卡里克洛是外太阳系中成百上千个迄今为止研究甚少的小天体之一。鲍尔补充说,尽管卡里克洛可能是唯一拥有环的天体,但这不太可能。

他说:“我认为我们很有可能会在另一个小天体周围,在外太阳系的某个地方,看到另一个环系统。“如果你开始观鸟,第一次看到一只鸟,那么它很可能是一只常见的鸟。”

本文经杂志自然许可转载。这篇文章于2014年3月26日首次发表

Elizabeth Gibney is a senior physics reporter for Nature magazine.

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