在太阳系内，出现了一个不该存在的环
在太阳系内，出现了一个不该存在的环Gaviota
原理 2023-02-11 04:54
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在太阳系中，环系统相对不那么常见，除了最出名的众所周知的土星环之外，有环的太阳系行星还包括木星、天王星和海王星。另外，还有两颗小行星的周围拥有环系统，分别是女凯龙星（Chariklo）和妊神星（Haumea）。
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环系统之所以不那么常见，主要是因为想让天体“戴上戒指”，环的位置大有讲究。否则，环的物质就会吸积并形成绕行的卫星。
然而最近，科学家在太阳系边缘的一颗矮行星周围，发现了一个新的环系统。更奇怪的是，这个环系统的轨道比其他轨道的典型位置要远得多。这让科学家对目前关于环系统的形成理论产生了怀疑。研究已于近日发表在《自然》上。
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夸奥尔“戴了戒指”
这个新发现的环系统围绕着一颗名为夸奥尔的矮行星，它曾经也叫创神星。这是一个冰质天体，大小大概只有冥王星的一半，位于海王星之外的太阳系边缘的柯伊伯带，和太阳之间的距离大约是地日距离的43倍。
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一组国际天文学家团队使用HiPERCAM对它进行了观测。这是一台极灵敏的高速相机，被安装在一台大型光学望远镜上，也就是位于拉帕尔马岛的直径10.4米的加那利大型望远镜（GTC）上。
但夸奥尔与地球相距甚远，使得我们很难清楚地看到这个世界的情况。因此，研究人员观测了夸奥尔的一次掩食现象。这在某种程度上很像日食：当夸奥尔围绕太阳运行时，背景恒星的光会被它挡住，出现光度的下降。这一事件持续了不到一分钟。
但出乎科学家意料的是，他们发现，在掩食之前和之后还出现了两次光度的下降。这说明，夸奥尔周围应该存在一个环系统。但这些环相当小，也非常微弱，无法在图像中直接看到。
超越洛希极限
洛希极限通常被认为是环系统能够留存下来的一个临界距离。根据传统理论，洛希极限就像一条看不见的线，在这个极限内，这种力可以将卫星撕成碎片，变成一个环。当超越这一极限，主天体的引力就会逐渐减弱，较小颗粒之间的引力会比来自主天体的引力更强，环物质就可能凝结成卫星。
先前已知的所有环系统的轨道都靠近母体，大多数都位于洛希极限之内，或者在非常接近这一极限距离的位置。在那些位置，行星引力场倾向于阻止轨道上的环物质聚集并形成卫星的位置上。
而夸奥尔周围的环系统之所以格外引人注目，是因为它的位置相当特殊。
夸奥尔周围的环存在于超过7倍行星半径的距离上，这是先前根据洛希极限推出的最大半径的两倍。因此，这一发现迫使科学家重新思考环的形成理论。
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更多探索
对于这种远距离的环，有几种可能的解释。
比如，观测者或许在“恰到好处”的时机捕捉到了这个环，它在之后可能仍会变成卫星。当然，这种“幸运”的概率其实很低。又或者，夸奥尔已知的卫星创卫一（Weywot）或者其他一些看不见的卫星提供了额外的引力，以某种方式保持了环的稳定。也有可能，环的粒子以某种避免被“粘”在一起的方式进行碰撞，就像玩具店里的弹力球一样。
研究人员相信，这项观测的结果相当可靠，但在获得更多信息之前，我们还无法得知哪种解释是正确的。
对天文学家来说，柯伊伯带本身就是一片奇特的区域。关于太阳系，尤其是那些偏远的角落，还有许多未知。
我们每个人可能在很小的时候就听说过壮丽的土星环，研究人员希望这一新发现能让人们进一步了解这些环是如何形成的。
#创作团队：
撰文：Gaviota排版：雯雯
#参考来源：
https://www.sheffield.ac.uk/news/new-ring-system-discovered-our-solar-systemhttps://www.sciencenews.org/article/kuiper-belt-dwarf-planet-quaoar-ringhttps://www.inverse.com/science/icy-rock-beyond-neptune-has-a-ringhttps://www.nature.com/articles/d41586-023-00270-3#图片来源：
封面图：Instituto de Astrofísica de Andalucia首图：NASA, G. BACON/STSCI; SCIENCE CREDIT: NASA, M. BROWN/CALTECH
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