科學家發現不該在小行星帶的天體:兩個紅色小行星,直徑112千米

科學家們在木星和火星軌道之間的小行星帶中發現了兩個不應該存在的天體,分別是編號為203 Pompeja 和 269 Justitia的兩顆小行星,兩顆紅色的天體,科學家們認為它們不應該存在於小行星帶。

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小行星

203 Pompeja 和 269 Justitia

小行星

269 Justitia於

1887年9月21日由

約翰·帕利薩

( Johann Palisa)在

維也納發現,此後以希臘的正義女神Justitia命名,269 Justitia的尺寸為

53。62 ± 1。3 千米,

遠日點距離為3。17AU,近日點為2。05 AU,一個比較橢圓的繞日軌道,大約需要4。23年才能公轉一週。

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小行星

203 Pompeja則是

CHF Peters

1879年9月25日在

紐約克林頓

發現的,以公元79年在火山爆發中被摧毀的羅馬古城

龐貝

命名。它的直徑比較大,約為

116。25 ± 2。5 千米,

近日點 2。5766 天文單位,遠日點 2。8968 AU,這個軌道比較圓一些,公轉一週約為4。53年。

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比較神奇的是小行星

203 Pompeja的自轉週期為

24。052±0。001小時,幾乎就和地球同步,因此觀測它的變光曲線變得異常困難,需要不同緯度的多個天文臺協調觀測才能完整的繪製出變光曲線。

顏色非常紅,不應該在小行星帶

2021年6月28日,預印本論文網站arXiv上刊登一篇日本多名學者的論文,

從IRTF和SAO天文臺在可見光和近紅外光譜觀測結果顯示,

小行星

203 Pompeja 和 269 Justitia的顏色比任何D型天體更紅。

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它們是迄今為止在小行星帶發現最紅的天體,

類似於在外太陽系中發現的RR和IR級天體,更令人驚訝的是更細緻的光譜研究發現,這兩顆小行星的表面可能存在大量並且非常複雜的有機物。

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科學家們認為它們應該形成於海王星軌道附近,但在行星遷移時被帶到了小行星帶,而

203 Pompeia 更是迄今為止已知的直徑大於110千米的約250個天體中唯一一顆非常紅色的小行星,這項研究表明,小行星帶的起源可能與外太陽系有著千絲萬縷的關係。

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麻省理工學院(MIT)的研究作者邁克爾·馬塞特稱,這種天體表面的這種顏色與有機物,需要大量的冰塊才能形成,而這樣需要一個極其寒冷的環境,小行星帶儘管已經處在太陽系“雪線”的邊緣,但在長期的圍繞執行過程中,仍然會升華消失。

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這也是彗星類天體進入到土星和木星軌道內才會形成更清晰的彗尾彗發,這是太陽輻射的作用下表面揮發性物質形成的塵埃尾,還有電離後形成電離尾等。但問題是遠在這個寒冷地帶基本代名詞就是柯伊伯帶,在那個區域存在大量這樣的天體,比如新視野號路過的“天涯海角”天體就是這種神秘的色彩,它們又是怎麼跑到小行星帶的呢?

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行星遷徙:提丟斯-波得定則和尼斯模型

1766年

德國

的一位大學教授約翰·達尼拉·提丟斯發現了太陽系裡行星軌道距離的規律,後來

柏林天文臺

的臺長

約翰·波得將這個規律歸納成了一個經驗公式:

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根據這個規律,當時就推算出在小行星帶應該有一顆行星,穀神星被當成在小行星帶的行星,不過後來還發現了大量的小行星位於此處,也許很久以前有一顆大行星,但是碎裂了,而太陽系其他天體的距離分佈,則與提丟斯-波得定則非常接近。

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應該說這個誤差應該是很小了,不過行星分佈並不全部符合提丟斯-波得定則,而是距離越遠誤差越大:

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紅色為提丟斯-波得定則的預測距離,藍色為太陽系八大行星和Ceres還有冥王星的實際距離,提丟斯-波得定則只在水星到天王星這個區間內比較符合。

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很難解釋為什麼會存在如此規律,有科學家認為這只是一個巧合而已,但太陽系天王星內的天體都存在如此規律,一定不一般,因此也有科學家認為這可能與天體之間的引力相互牽制有關,也就是說可能存在某種共振。

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比如木星的三顆衛星佳利美德

歐羅巴

、和

艾奧

軌道的1:2:4軌道共振,這是拉普拉斯共振,而有的則是長期共振比如土星自轉軸的進動和海王星自轉軸的進動之間有著共振(兩者的週期都長達187萬年),已經確定與土星巨大的

轉軸傾角

(26。7°)可能有著相同的來源。

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尼斯模型與小行星帶

2005年的時候,法國尼斯天文臺有4位天文學家發表了3篇系列論文來解釋這個現象,後來將這個稱之為尼斯模型。

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太陽系內類木行星位置變化模擬,

直虛線

為1:2共振位置。

他們認為太陽系初期形成時,行星分佈並不如現在那麼規律,特別是木星,根本就不在現在的位置,而是哪裡形成是隨機的,但由於行星之間引力的相互制約,造成了行星之間的軌道遷徙,當木星從更外圍的區域“滾落”到現在的軌道上時,引起了太陽系內的“血雨腥風”。

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本模擬顯示了外行星和微行星帶的演化狀況

因為在柯伊伯帶的天體受到了大型天體的擾動,改變了軌道,進入了太陽系內部,尼斯模型認為地球上的大量水可能就是當時這個變動帶來的。而小行星帶的很多天體也是當時被行星遷徙時帶入小行星帶。