这个球形的近地小行星可能是我们太阳系中最小的矮行星

它可能加入冥王星以及我们星际邻近的其他四颗矮行星的行列。
SPHERE/VLT 对智神星(Hygiea)的新图像,这可能是太阳系迄今为止最小的矮行星。作为主小行星带中的天体,智神星立即满足了被划分为矮行星的四项要求中的三项:它绕太阳运行,它不是卫星,并且与行星不同,它并未清除其轨道周围的空间。最后一个要求是它具有足够的质量,以至于其自身的引力将其拉成大致球形。这正是 VLT 的观测结果现在揭示的关于智神星的情况。

二十亿年前,在火星之外的某个地方,一个微小的世界毁灭了。然后,在收集了它的碎片后,一个新世界诞生了。天文学家称这个新世界为智神星,他们刚刚首次直接看到了它及其灾难性的历史。

直到现在,智神星(以希腊健康和卫生之神命名)只是小行星带数百万小行星中的一颗,是填充火星和木星之间太阳系的行星形成前的残骸。但天文学的进步首次将该天体聚焦,揭示出其光滑、圆润的形状与它布满陨石坑、形状不规则的同伴格格不入。这项新观测(周一发表在《自然·天文学》杂志上)表明,智神星隐藏着一段灾难性的过去,这段过去可能使其得以进入这个排他但理解不足的矮行星俱乐部——并可能在此过程中重塑该俱乐部本身。

从历史上看,小行星太小,从地球上无法清晰看到,但随着自适应光学技术的引入——这项技术可以消除大气层的模糊效应,从而获得清晰的类似哈勃的照片——天文学家们多年来一直使用智利的大型望远镜(Very Large Telescope)来研究最大、最亮的小行星。智神星宽约 270 英里,在小行星带中排名第四,仅次于谷神星、灶神星和智神星。虽然谷神星的质量足够大,在形成过程中其引力将其塑造成球形(使其成为矮行星),但灶神星和智神星不是,因此智神星的圆润形状让研究人员感到困惑。“当我们开始分析数据时,我们很惊讶地发现这颗小行星如此圆,”合著者、SETI研究所的行星天文学家Franck Marchis说道。

相反,研究人员推测这种形状代表了过去创伤留下的疤痕。根据他们的模拟,另一颗直径约 50 英里的近似小行星可能撞击了原始的、不规则形状的前智神星,基本上将其液化了。一些碎片至今仍在类似的轨道上运行,但引力将大部分残骸聚集起来,并将其塑造成了天文学家们现在看到的这个光滑的世界。这项研究强调,小行星带中的天体不仅仅是惰性的残骸,它们和行星一样,都有自己独特的故事。“有些有卫星,有些被摧毁了,”Marchis 说。“这些天体确实是地质意义上的世界。”

考虑到智神星复杂的历史,该团队还指出,该天体现在满足了加入阋神星(约 1440 英里)、冥王星、 the Makemake(约 900 英里)、 the Haumea(约 1000 英里)和谷神星(约 600 英里)的官方标准,成为第六颗也是最小的矮行星:它绕太阳运行,不是卫星,属于类似天体的群体,并且——至关重要的是——有足够的质量让引力将其塑造成圆形。

该团队计划将智神星提交给国际天文学联合会(IAU)——负责命名和分类太空天体和特征的组织——进行审议,但正式获得矮行星资格的道路漫长而充满不确定性。大多数天文学家认为,海王星轨道外的类冥王星行星体赛德娜、夸奥尔和亡神星也符合定义,它们的候选资格在 2009 年的一次IAU 研讨会上进行了讨论,但十年后它们的地位仍然悬而未决。加州理工学院的天文学家 Mike Brown,他发现了许多行星体,还维护着一个包含数百个潜在矮行星的数据库。

获得矮行星分类不会改变科学家对智神星的看法,但它可能会影响公众对该天体重要性的认知,更不用说教科书和百科全书了。例如,在冥王星在天文学上被“降级”十多年后,这个话题仍然激起了双方强烈的情感。

候选天体堆积的原因之一是官僚主义。IAU 有两个负责命名天体的课题组,一个负责行星和卫星,另一个负责亮度低于一定阈值的“小天体”。两者共同负责命名矮行星,但像赛德娜或智神星这样较暗的天体则完全属于小天体组的管辖范围,据该小组成员 Keith Noll 称,该小组不试图在小天体和矮行星之间划清界限。这个过程最终增加了这样一个潜在要求:一个天体必须至少宽 550 英里,两个小组才会考虑它,它才有机会成为矮行星。

另一个原因是科学上的。矮行星类别仍然定义不清,因为该领域只有少数几个例子可循。例如,智神星在形成时可能没有足够的质量使其变圆,但它是在被摧毁后才变圆的。这是否足以被 IAU 认定为行星,仍然是一个悬而未决的问题,但研究人员无论如何都可以从这些类别上的边缘案例中学到很多东西。“这个天体将极大地帮助我们探测影响一个天体的碰撞的过渡区域,”新西兰坎特伯雷大学的行星天文学家 Michele Bannister 说。

而智神星很可能只是即将到来的第一批矮行星例子。随着新一代天文设备(如巨型望远镜)在未来十年投入使用,天文学家应该能够超越小行星带,并分辨出海王星以外的暗淡天体的形状。研究人员已经能够通过间接观测推断出许多关于冰冷天体的信息,但眼见为实,类似智神星的更详细的表面地图将有助于研究人员更好地将太阳系天体的多样性进行有用的分类。

“科学就是这样运作的。它不是一条我们从不改变的僵化法则,”Marchis 说。“IAU 可能会重新制定一个更好的矮行星定义,使其包括冥王星、夸奥尔、阋神星、智神星等等,这取决于我们对这些天体的观测和真正理解。”

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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