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天文学家在小行星带发现了两颗迄今为止最红的天体

2021-8-6 22:08| 发布者: xxxxxxxxx| 查看: 27385| 评论: 0

摘要: 天文学家在小行星带发现了两颗迄今为止最红的天体,探索它们的起源可能会告诉我们更多关于行星形成的情况。主带的小行星都不像天文学家刚刚发现的这两颗,这些极其怪异的红球也许恰恰证明了我们目前的行星形成理论是 ...
天文学家在小行星带发现了两颗迄今为止最红的天体,探索它们的起源可能会告诉我们更多关于行星形成的情况。
主带的小行星都不像天文学家刚刚发现的这两颗,这些极其怪异的红球也许恰恰证明了我们目前的行星形成理论是正确的。
火星和木星之间是主小行星带,主要由黑暗、富含碳、或富含硅酸盐的岩石组成。但是,虽然这些类型是最常见的,但主小行星带中仍有其它类型的小行星。D型小行星——一种富含碳的岩石天体,含有水和二氧化碳等挥发物——散布在主带上,但在巨型行星的卫星中更为常见,甚至可以在木星的特洛伊群中发现它们。


艺术家们对一个冰冷的跨海王星天体的艺术想象图,它绕着海王星运行,背景是遥远的太阳。NASA / ESA / G. Bacon (STSci)
与它们的表亲不同,这些D型小行星非常红,他们是迄今为止,小行星带中已知最红的天体。
现在,由日本空间和航天科学研究所(日本空间和航天科学研究所)领导的一个天文学家小组在主带发现了两个更红的天体,分别名为203 Pompeja和269 Justitia。这种红色的天体被认定是从海王星轨道外向内移动的,它们出现在主带中,这强化了太阳系早期巨型行星迁移的理论。长谷川及其同事在7月20日《天体物理学杂志快报》上发表了这项研究。
外太阳系起源
长谷川的研究小组利用美国宇航局的红外望远镜设施和首尔国立大学天文台(韩国)对直径100公里(60英里)以上的小行星进行勘测时偶然发现了Pompeja。其110公里宽的直径,让红色的Pompeja从众多小行星中脱颖而出,并促使科学家对已知的相对较小的小行星Justitia进行研究。在分析这些天体的时,意外的发现了它们的红色。



该图显示了太阳系中不同的小行星和半人马是如何组织的,以及它们相对于雪线的形成位置。NASA / JAXA
在Pompeja和Justitia出现之前,天文学家认为D型小行星是小行星带中最红的天体,但不是太阳系中最红的。外太阳系天体可以击败D型小行星,因为离太远越远,小行星的颜色往往会变的越红。复杂有机化合物的存在——含有大量碳原子的分子,如苯——导致表面发红。
要使复杂的有机物存在于小行星上,星体温度必须达到不同物质的雪线甚至更低,其中的分子以冰而不是蒸汽的形式存在。水结冰的水雪线正好经过主带。二氧化碳的雪线位于土星甚至更远的位置。简单的含碳化合物,如甲烷,其雪线的形成甚至比这更远。这种与冰边界距离的增加意味着最复杂的有机物只冻结在太阳系的最外层。
新发现的两颗小行星类似于太阳系外层两个较红的天体:Centaurs和trans-Neptunian天体(TNOs),它们分别围绕巨型行星海王星外围运行。对于Pompeja和Justitia来说,它们要如此红,就必须来自太阳系的边缘。那么,新发现的这两颗小行星是如何在天文学家发现它们的地方定居下来的呢?
行星的迁移模式
目前的行星形成理论表明,在行星生长的早期阶段创造了一个紧凑的巨型行星阵容后,这些外行星开始迁移和扩散,相互作用,并搅动沿途的小行星。这种搅动不时地将木星附近和更远的天体注入小行星带。



当小行星非常红时,这意味着随着其波长的增加,它对光线的反射力会增强。在这些小行星中,Pompeja和Justitia显然比其他类型的主带小行星更红,超过可见光范围(左),尽管它们位于小行星带中,但它们与TNOs和 Centaurs(右)一样红。Hasegawa et al. 2021
Pompeja和Justitia在主小行星带的存在,意味着遥远的天体向内迁移,远离它们的诞生地。木星和其他巨型行星的迁移也一定像理论推测的那样,诱使这些太阳系外的天体踏上了如此漫长的旅程。
"我认为,这一发现进一步的、非常有力支持这些当前的太阳系形成模型。"未参与此项研究的肖恩雷蒙德说(法国波尔多天体物理学实验室)。
如果Pompeja和Justitia真的是来自海王星轨道外的红色流浪者,那它们便证实了科学家目前对行星形成的理解。通过研究主带内的小行星,它们为天文学家提供了一个从远处研究外太阳系的条件的机会。

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