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1月6日,新墨西哥州白沙导弹靶场的用于观测小行星的望远镜在夜空中探测到一个新的不寻常物体。 该物体拖着一条条纹状的碎片尾巴,被归类为彗星,尽管其轨道表明其起源不同。 可见的彗星通常具有细长的轨道,将它们从太阳系较冷的外部区域带到地球附近,但这个新发现的物体在火星和木星轨道之间的小行星带中有一个整齐的、几乎圆形的轨道[视频中绿色环状物]。
几周内,一组天文学家获得了哈勃太空望远镜的时间,以更好地观察这个奇怪的物体,命名为 P/2010 A2,它看起来根本不是彗星,而是一颗以前未被发现的小行星,不知何故将其自身的碎片喷射成一条模仿彗星的尾巴。
现在,两个小组利用这些哈勃照片,以及来自地面望远镜和欧洲航天局的彗星追踪器罗塞塔号探测器的观测结果,证实 P/2010 A2 确实是一颗被扰乱的小行星,很可能是与一颗较小的小行星碰撞造成的。 这种扰乱似乎发生在 2009 年初,就太阳系的演化而言,这非常近。 这两个小组在 10 月 14 日的《自然》杂志上报告了他们的发现。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
大卫·朱伊特说,“我知道这是一个我们以前没有见过的物体”,他是一篇新论文的合著者,也是加州大学洛杉矶分校的天文学家。“这是我们第一次看到小行星在瓦解的过程中。”朱伊特和他的同事利用哈勃望远镜,从 2010 年 1 月到 5 月,观察了 P/2010 A2 的核心和尾巴几个月来的演变。通过跟踪尾巴相对于核心位置的变化,研究人员估计母小行星的瓦解一定发生在 2009 年 2 月或 3 月。
朱伊特的小组得出结论,一颗仅有几米宽的小行星撞击 P/2010 A2 120 米的核心,可能会从小行星中挖掘出足够的碎片来形成奇特的尾巴。但是,一种不太剧烈的现象也可能是罪魁祸首:小行星可能因太阳的力量而自转加速,最终旋转得如此之快,以至于它开始脱落物质。朱伊特说:“就像风吹到螺旋桨上一样,太阳辐射可以对小行星施加扭矩。”他指出,碰撞是他“最喜欢”的方案,但根据观测结果,不可能最终区分这两种原因。
另一篇关于 P/2010 A2 的《自然》论文的作者也赞成碰撞方案。科林·斯诺德格拉斯说,“我们无法判断是碰撞还是自转加速——我们只是说碰撞,因为碰撞的可能性更大”,他是德国卡特伦堡-林道马克斯·普朗克太阳系研究所的博士后天文学家。
西南研究所(位于科罗拉多州博尔德)的行星科学家威廉·博特克没有参与这项新研究,他也表示,自转加速机制“可能不是最有可能的情况”,他还补充说,自转的小行星可能会在其赤道周围产生一个圆盘。“这更符合小物体撞击并形成陨石坑,将碎片从这颗小行星上抛出去的情况。”
斯诺德格拉斯和他的同事使用了地面望远镜以及罗塞塔号航天器上的一个相机,罗塞塔号在 2010 年 3 月正前往小行星带,作为其 2014 年计划与彗星相遇的旅程的一部分,从不同的角度观察 P/2010 A2。通过这些观测,斯诺德格拉斯将其比作拍摄三维立体图像,该小组模拟了尾巴的产生,并将他们的撞击日期估计微调为 2009 年 2 月 10 日。
斯诺德格拉斯和他的同事计算出,在小行星带中,这种大小的物体之间的碰撞应该每 12 年左右发生一次,这一时间框架与 LINEAR(发现 P/2010 A2 的小行星调查项目)记录的搜索时间相符。他说:“我们预计它们会发生,而且我们预计它们会发生的时间尺度与 LINEAR 搜索的时间尺度大致相同。”
LINEAR 在小行星瓦解近一年后才探测到类似彗星的 P/2010 A2 的部分原因是,当从地球的角度来看,P/2010 A2 位于太阳方向时,该事件发生了。到 2010 年 1 月,当 LINEAR 最终记录下这个令人费解的物体时,小行星处于一个更有利的观测角度。
朱伊特指出,如果更早地进行探测,天文学家或许能够确定小行星瓦解的真正原因——高速小行星碰撞会抛出快速移动的碎片,这些碎片会在短时间内在小行星附近可见,然后散开,而太阳驱动自转的小行星轻轻地脱落颗粒则不会。“在白天看到 P/2010 A2 瓦解有点倒霉,”他说。“如果我们能够最初就看到它,那么我们就可以检测到那些快速移动的粒子(如果它们存在的话)。”
研究此类碰撞和瓦解对于理解小行星带的动力学具有明显的意义,并且还可以帮助确定太阳系的行星际尘埃的来源以及行星本身的起源。博特克说:“小行星带是碰撞的天然实验室。”“你只需等待大自然自行运作,然后你就可以从中获得大量的科学知识。”他指出,如果不是因为像现在填充小行星带的那些原始岩石天体的碰撞合并,像地球这样的行星永远不会形成。博特克说:“通过了解小行星带中的这些过程,我们也正在了解太阳系开始时发生的事情。”