美國宇航局發現海王星衛星陷入「逃避之舞」

2020-12-06 瀟泗兒

根據最新發表的研究,即使以外太陽系的野生標準來看,海王星最內側兩顆衛星的奇怪軌道也是前所未有的。 軌道動力學專家稱之為「逃避之舞」 ,由小衛星 Naiad 和 Thalassa 表演。 兩者是真正的伴侶,在相距1150英裡(1850公裡)的軌道上運行。 但是它們從來沒有那麼靠近對方; 奈德的軌道是傾斜的,而且時間剛剛好。 每次它經過速度較慢的泰拉薩時,兩者相距約2200英裡(3540公裡)。 在這個永恆的編排中,水精每隔七個小時就會繞著這個冰巨人旋轉一圈,而在外面的賽拉薩則需要七個半小時。 坐在泰拉薩上的觀察者會看到,奈德的軌道呈之字形變化很大,從上面經過兩次,然後從下面經過兩次。 每當 Naiad 在 Thalassa 上領先四圈時,這種上、下、下的模式都會重複。 研究人員說,儘管這種舞蹈看起來很奇怪,但它能保持軌道的穩定。 「我們把這種重複的模式稱為共振,」加利福尼亞州帕薩迪納市 NASA 噴氣推進噴氣推進實驗室的太陽系動力學專家 Marina brozovi 說,她也是這篇11月13日發表在《伊卡洛斯》雜誌上的論文的主要作者。 「行星、衛星和小行星可以跟隨許多不同類型的『舞蹈',但這種舞蹈以前從未見過。」

在遠離太陽引力的地方,太陽系外圍的巨行星是引力的主要來源,它們總體上擁有數十顆衛星。 其中一些衛星形成於它們的行星周圍,從來沒有去過任何地方; 其他的衛星後來被捕獲,然後鎖定在它們的行星所規定的軌道上。 有些軌道方向相反,它們的行星旋轉; 另一些則互換軌道,好像是為了避免碰撞。 海王星有14個確認的衛星。 Neso 是其中距離最遠的一顆行星,它的軌道是一個瘋狂的橢圓形環形,運行距離行星將近4600萬英裡(7400萬公裡) ,需要27年才能完成。

Naiad 和 Thalassa 都很小,形狀像 Tic Tacs,長度只有約60英裡(100公裡)。 它們是海王星的七個內層衛星中的兩個,是一個密集的系統的一部分,與微弱的環交織在一起。 那麼,他們最後怎麼會在一起ーー但又分開了呢? 人們認為,當海王星捕獲其巨大的衛星海衛一時,原有的衛星系統被破壞,這些內部衛星和環形成於殘留的碎片。 布羅佐維說: 「我們懷疑,早些時候,在與海王星其他內層衛星之一的相互作用中,奈德被踢進了傾斜的軌道。」。 「只有在軌道傾斜確定之後,奈德才能與薩拉薩發生這種不尋常的共鳴。」 和她的同事們通過分析美國宇航局哈勃空間望遠鏡天文臺的觀測數據發現了這個不尋常的軌道模式。 這項工作也提供了關於海王星內層衛星內部組成的第一個線索。 研究人員利用這些觀測數據計算出它們的質量和密度,這些密度接近於水冰的密度。 「我們總是很高興能發現衛星之間的相互依賴關係,」馬克 · 肖沃爾特說,他是加利福尼亞州山景城 SETI 研究所的行星天文學家,也是這篇新論文的合著者。 「 Naiad 和 Thalassa 可能在這種結構中被鎖在一起已經很長時間了,因為這使得它們的軌道更加穩定。 他們通過不走得太近來維持和平。」

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