阋神星:太陽系中最巨大的矮行星-中文百科頻道

介紹信息

發現

阋神星由邁克爾·E·布朗、查德·特魯希略和戴維·拉比諾維茨利用2003年10月21日的照片在2005年1月5日分析發現的。

2003年10月21日，他們在美國加裡福尼亞州帕洛瑪天文台的48英寸 Samuel Oschin 反射望遠鏡作例行觀察。由于阋神星移動緩慢，小組的圖像自動分析軟件沒有發現該星體。為了降低假陽性的比例，軟件把移動低于1.5弧秒/小時的物體排除在外。賽德娜發現的時候其移動是1.75弧秒/小時。受此啟發，研究小組用更低一點的角度移動限制，再次分析了以前的數據，并人工排查。2005年1月，再次分析的數據才揭示了阋神星在背景星空下的緩慢移動。

阋神星，是質量最大的矮行星，比冥王星還要大27%，也正是由于它的原因才使得行星的定義重新修訂，“冥王星”被排除出行星之列。按照新的定義，太陽系内總共有八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）和五大矮行星（阋神星、谷神星、鳥神星、妊神星、冥王星）。

據英國《每日郵報》報道，這是在2005年發現的，利用在智利的一架天文望遠鏡，天文學家終于精确計算了兩個相似行星的距離，阋神星到太陽的距離是冥王星到太陽的三倍。分布在全球的26個望遠鏡被要求注意這個事件，但是隻有在智利的三個望遠鏡于2010年11月設法完成了觀測。包括運用TRAPPIST望遠鏡的歐洲天文學研究組織對于這個觀察非常奇怪，因為阋神星應該非常大。它位于遙遠的柯伊伯帶，在557年的運行時間超越了海王星的軌道。雖然這是來自距太陽大約45億英裡的地方，但它仍然是一個非常明亮的行星，幾乎反射了全部的光線。這使得天文學家相信這将是一個比冥王星更公平的說法，這是一個比冥王星多36.7億英裡的太陽系邊沿行星。他們認為阋神星的光就像一層薄薄的霜裹在上面，比剛下的雪落在地球上還要亮。分析小組的瑪麗·居裡和皮埃爾等已經将該觀測結果發表在《自然》雜志上。

2010年11月6日，對阋神星掩星的初步結果顯示，其直徑約2326公裡，誤差±12公裡，隻和冥王星相當。

命名

學界命名

根據小行星的命名常規，此星體的臨時命名2003 UB313。發現者有權決定它的名字，隻要獲國際天文聯盟認可。在發現者的網站中，此小行星使用了“Lila”這名字（取名自美國加州理工學院天文學家布朗的女兒Lilah）。該發現後來在指這是“一個感情用事的父親在大清早對網站的命名”。

因為它的體積比冥王星大，它曾經會被考慮成為太陽系的第十行星。但由于現時已發現多個與冥王星大小相若的天體，冥王星作為行星的看法再次受到考驗，以至于最終與冥王星一起被劃歸為矮行星，2006年9月7日被國際小行星中心正式編号為小行星136199号，并命名為“厄裡斯”。

中文名稱

發現之初中文的名稱頗為紛亂，有采用音譯的“厄裡斯”，也有意譯的“鬧神星”、“亂神星”等，莫衷一是。2007年6月16日，在揚州召開的天文學名詞審定委員會工作會議上，名詞委委員、台灣同仁和特約代表共21人，有鑒于矮行星Eris的發現對太陽系組織結構的重大影響，經過大家充分的意見表達與溝通後，以兩階段投票表決的形式敲定了中文采用意譯，譯名為“阋神星”。“阋神星”這個名字，是取自水木社區BBS中，網友littledrunk于2006年9月19日發表的文章。阋，xì，音“隙、細”，不和，争吵的意思。

早期探索

阋神星由邁克爾·E·布朗、查德·特魯希略和戴維·拉比諾維茨利用2003年10月21日的照片在2005年1月5日分析發現的。鳥神星，2天後發布了妊神星。發現阋神星的團隊，在以往幾年已有系統地找尋大型太陽系外圍天體。他們曾發現了另外數個海王星外天體，包括創神星、亡神星和小行星90377。2003年10月21日，他們在美國加裡福尼亞州帕洛瑪天文台的48英寸 Samuel Oschin反射望遠鏡作例行觀察。由于阋神星移動緩慢，小組的圖像自動分析軟件沒有發現該星體。為了降低假陽性的比例，軟件把移動低于1.5弧秒/小時的物體排除在外。賽德娜發現的時候其移動是1.75弧秒/小時。受此啟發，研究小組用更低一點的角度移動限制，再次分析了以前的數據，并人工排查。

最後發現

2005年1月5日，再次分析的數據才揭示了阋神星在背景星空下的緩慢移動。該團體原計劃推遲公布他們的發現，直至後續的觀察能更準确決定它的大小和質量。但他們顯然受到了西班牙其他小組搶先發表的巨大壓力，而不得不提前公布這一重大發現。2005年10月，更深入的觀測發現，阋神星有一個衛星，之後被命名為迪絲諾美亞。觀測迪絲諾美亞的軌道使得科學家能夠決定阋神星的質量。2007年6月，觀測結果顯示阋神星的質量大約是（1.66±0.02）×10kg，比冥王星重27%。

有關資料

表面

科學家利用光譜儀對阋神星進行詳細觀測。他們于2005年1月25日動用了位于夏威夷的8米口徑北雙子望遠鏡進行觀測，并從光譜儀的紅外線資料發現小行星表面有甲烷冰。這意味着阋神星的表面與冥王星很相似。這是除了冥王星外，第二個含有甲烷的海王星外天體天體。由于甲烷的高揮發性，這表明阋神星經常都處于太陽系的遠處，使它的甲烷冰不會因為來自太陽的輻射熱而揮發。

顔色

由于阋神星的遙遠的偏心軌道，估計表面溫度在-243到-217攝氏度之間（30到56開）不像冥王星和海衛一一樣略帶紅色，阋神星呈現出灰色。冥王星的微紅色是由表面沉積的索林所反映出來的。這些沉積物使得表面更加灰暗，更低的反射率會導緻較高的溫度并使甲烷增發。與此相反，阋神星離太陽足夠遠，即使表面反射率較低也能夠使甲烷能夠在其表面凝結。這些在行星表面凝結的甲烷能夠更加降低反射率并覆蓋任何紅色的索林。

大小

太陽系内星體的光度，同時取決于它的大小和它的反照率（反射光線的量）。天文學家已計算出即使它的反照率達到1.0（最高），它計算出來的大小仍會有冥王星那樣大。然而該小行星的反照率肯定不會到1（大部分柯伊伯帶星體都很暗），所以科學家認定它的大小應會較冥王星大一些。人們現時猜測它的反光度應會與冥王星接近，大約0.6左右，估計它的直徑約為2900公裡。

史匹哲太空望遠鏡于2005年8月23日至8月25日成功作出觀測，并推斷其直徑約為2700公裡，比冥王星的2274公裡大20%。雖然這些數據在日後或會改動，但布朗已斷定2003 UB313比冥王星大。

為了更準确量度2003 UB313的半徑，發現者小組動用了哈勃太空望遠鏡作出觀測。一顆直徑3000公裡的天體在97AU的距離外，其角度大小會是0.04角秒，哈柏望遠鏡有能力直接觀測得到。雖然接近它的能力極限，但憑借不少影像處理技術，他們仍可計算出準确數字。在之前，他們也曾使用同樣的方法，直接量度出“誇奧瓦”小行星的半徑。

測量數據

2006年2月号的《自然》雜志，刊出了馬克斯·普朗克學會的毫米波段射電天文學（Max Planck Institute for Radio Astronomy at Millimeter wavelengths，簡稱IRAM）小組在1.2毫米電磁波下對阋神星的間接測量數據，該小組公布2003UB313的直徑為3,000千米，但哈勃望遠鏡于2005年12月9-10日直接測量的結果顯示其直徑僅有2384±96公裡左右。

衛星

2005年間，夏威夷凱克望遠鏡的調适光學小組對四顆最亮的柯伊伯帶天體進行觀測，分别為冥王星、2005 FY9、2003 EL61及阋神星，并使用了新的激光導引星調适光學系統。觀測結果中他們發現有一顆衛星繞着阋神星運行，便把它編為 S/2005 （2003 UB313）1，并将之昵稱為“加百利（Gabrielle）”。随着2003 UB313被命名為阋神星（Eris），它的這顆衛星小行星136199 I亦被賦予迪絲諾美亞（Dysnomia）（Δυσνομια，希臘神話中厄裡斯的女兒）的名字，而中文譯名則為阋衛一。

表面和大氣層

在确定本小行星的發現之後，科學家利用光譜儀對阋神星進行詳細觀測。他們于2005年1月25日動用了位于夏威夷的8米口徑北雙子望遠鏡進行觀測，并從光譜儀萠紅外線資料發現小行星表面有甲烷冰。這意味着阋神星的表面與冥王星很相似。這是除了冥王星外，第二個含有甲烷的海王星外天體天體。另一方面，海衛一的表面也擁有甲烷，使人們認為它也與海王星外天體有關。由于甲烷的高揮發性，這表明阋神星經常都處于太陽系的遠處，使它的甲烷冰不會因為來自太陽的輻射熱而揮發。由于阋神星的遙遠的偏心軌道，估計表面溫度在-243到-217攝氏度之間（30到56開）不像冥王星和海衛一一樣略帶紅色，阋神星呈現出灰色。冥王星的微紅色是由表面沉積的索林所反映出來的。這些沉積物使得表面更加灰暗，更低的反射率會導緻較高的溫度并使甲烷蒸發。與此相反，阋神星離太陽足夠遠，即使表面反射率較低也能夠使甲烷能夠在其表面凝結。這些在行星表面凝結的甲烷能夠更加降低反射率并覆蓋任何紅色的索林。阋神至太陽的距離比冥王星要遠三倍，它也有至太陽足夠近的時候，表面溫度升高至的部分冰都開始升華。甲烷是極易揮發的，其存在說明要麼阋神星一直處于遠離太陽系的位置從而保持甲烷冰的存在，要麼就是星體内有一個甲烷的内部來源來補充從大氣中逃脫的氣體。這和另一個新發現的海王星外天體，妊神星表面不同。妊神星表面覆蓋的是水而不是甲烷。

軌道參數

遠日點97.56AU（1.460 ×10^10 km）

近日點37.77 AU（5.65 ×10^9 km）

半長軸67.67 AU（1.012 ×10^10 km）

離心率0.441 77

軌道周期203,600 日（約557 年）

平均速度3.436km/s

平近點角197.634 27°

軌道傾角44.187°

升交點黃經35.869 6°

近日點參數151.430 5°

衛星數量：一個（阋衛一）

物理特征

平均半徑1300 +200 ㄢ　欀洀 (2007）初次測量：≤1170 (2010)

表面積78,500,000 sq km (48,777,638.6 sq mi)

質量(1.67±0.02) ×10 22 kg（0.002地球質量）

平均密度2.25-2.5 g/cm 3

表面重力0~0.8 m/s 2

公轉周期25.9 ± 8 hr

反照率0.86 ± 0.07

表面溫度（近似值）

最小30K

平均42.5K

最大55K

光譜類型BV=0.78,VR=0.45

視星等18.7

絕對星等（H）ㄢ.19 ± 0.3

角直徑40毫弧秒

新變化

阋神星（Eris，最大的矮行星）目前位于繞日軌道的最遠點（即遠日點，約97.56天文單位），在這個距離處，它接收到的陽光最少，獲得的熱量也很低。然而，對它的兩次觀測表明，其表面結構正在快速發生變化。研究人員比較了2005和2007年拍攝的光譜，發現阋神星表面固态氮的含量已經明顯發生了變化，其甲烷譜線中混合的氮線變少了，這意味着在它的表面之上，2005年的氮含量高于2007年，而表面之下，2007年的氮含量高于2005年。天文學家對此大惑不解，因為在阋神星557年的軌道周期裡，2年實在是微不足道，它的表面成份不應該有大的變化。而且通常情況下，行星隻有靠近或遠離太陽時，其表面氣候發生變化，才會發生這種情況。但是這并不适用于阋神星，因為它太遠，太陽的影響也很微弱，或者說阋神星上不應該會有氣候變化。表面氮含量的明顯變化，很可能暗示首阋神星的表面并不像想像中那麼平靜。阋神星的發現者——加州理工大學的布朗認為，阋神星可能是一種“冰火山”（Cryovo lcanoes）類天體，柯伊伯帶有許多這種天體，它們也經常像火山那樣爆發，不過噴發出來的不是噴出（岩漿），而是揮發性的氨水、水或氮氣的甲烷（正如阋神星這樣）。噴發物冷凝後落回表面，不會導緻表面成份的變化。但問題是阋神星是否有足夠的溫度來完成這種活動？隻有等到“新視野”号搜集到更多“冰火山”天體的信息後，才能給出确切的回答。還有一種可能，即阋神星的表面成份根本沒有改變，2005年和2007年分析的僅僅是這顆矮行星的兩個不同表面區域而已（記住阋神星的自轉周期僅有25.9小時），研究人員正試圖确定阋神星上的一天有多長，來進步一排除或證實這種可能性。

影響

冥王星的厄運

據國外媒體報道，2006年，在布拉格召開的第26屆國際天文學聯合會(IAU)會議上通過決議，剝奪了冥王星作為太陽系大行星的地位。這是它1930年以來一直享有的榮譽，而如果冥王星想要找出造成這一切的元兇，那一定是非阋神星（Eris）莫屬。長期以來，冥王星一直不缺嘲笑者——人們嘲諷它作為大行星之一個頭太小，連軌道也是不規則的。但是這一切至少都沒有能動搖它作為太陽系第九大行星的地位，直到2005年，一切都發生了變化。當時，美國加州理工學院的天文學家邁克·布朗(Mike Brown)在巡天搜索時找到了一個微弱暗淡的光點，這是一個冰凍的世界，其軌道距離比冥王星還要遠上3倍。布朗教授緻力于在太陽系邊緣的柯伊伯帶搜尋類似天體已有數年。但是多年來他所找到的柯伊伯帶天體的直徑都小于2320公裡——這是冥王星的直徑。

但是這個光點不同（當時布朗稱呼它為齊娜：Xena，後來才由國際天文學聯合會正式命名為阋神星），很明顯它的直徑似乎要更大一些。這一發現立即引起全球關注：如果冥王星是一顆大行星，那麼比它還大的齊娜當然也應該被歸入大行星的行列。可是這樣一來，我們是否也該把創神星(Quaoar）和賽德娜(Sedna），以及其它幾顆雖然稍小于冥王星，但差距并不大的天體算作大行星呢？最終，國際天文學聯合會繞開了這一大堆棘手的麻煩，直接宣布将冥王星降級，和其他幾顆較大的天體一并歸入一類新定義的天體類型：“矮行星”。這一做法立即激怒了全世界的冥王星支持者們——這其實是一個非常有趣的現象，太陽系各大行星中隻有冥王星有這樣狂熱的粉絲，火星，水星或者木星都沒有這樣的現象。然而布朗教授還要給這些人傷口上再撒上一把鹽：他寫了一本書，名字叫做《我是怎樣殺死了冥王星以及為何它是活該被宰》。絕望的冥王星粉絲們心中所抱有的最後一絲希望在于科學家們很難精确地測定出阋神星的大小，或許最終将會證明冥王星仍是它們中間最大的一個。即便真是這樣的結果也不會讓冥王星重新回到大行星的行列，不過無論如何，這樣一來至少可以讓他們受傷的心靈得到一絲安慰。

冥王星姊妹

一個天文學家小組終于對阋神星的直徑進行了高精确的測量，結果顯示這顆矮行星的大小或許比冥王星稍大，也有可能稍小，不管怎樣，兩者的差距非常小。相關的論文已經發表在了最新一期出版的《自然》雜志上。不過這樣研究中最令人矚目的還不是這個直徑數據。根據論文第一作者，法國巴黎天文台的布魯諾·斯卡迪(Bruno Sicardy）介紹，測量顯示阋神星的質量數值要比冥王星高出大約27%。除此之外，它的表面反照率極高，用斯卡迪的話說“比新下的雪還白”。

斯卡迪說：“測定一顆遠在240億公裡之外天體的大小可不是一件容易事，這就相當于相隔100英裡（約合160公裡）去測定一枚硬币的大小。”即便調用強大的哈勃空間望遠鏡，阋神星看上去仍舊是一個沒有任何細節的光點。進行這樣的測量隻有一種辦法：等待它從一顆遙遠的背景恒星前面經過，這種現象叫做掩星。當發生掩星時，你需要做的就是精确地測定背景恒星從被遮掩到重新出現所經曆的時間長短，這樣便可以計算出掩星體的直徑大小。兩年前，斯卡迪和他的同事們發現了一顆非常好的候選背景恒星，不過他們當時還不能非常肯定它會和阋神星發生掩星現象，直到兩者非常接近時才最終确認。斯卡迪解釋說：“你必須知道這顆恒星的位置，以及阋神星的軌道，精度必須非常非常高。”

幸運的是，他們交了好運。斯卡迪說：“這簡直太棒了！這顆恒星先是消失，随後再次出現。”他比任何人都明了這項工作其中的艱辛。如果僅使用一台望遠鏡對這一掩星過程進行記錄，結果的精确性将大打折扣，因為你無法确定這顆恒星究竟隻是擦過阋神星的邊緣，還是真的從它的視圓面後方正中部位經過。但是他們使用的是兩台望遠鏡。這兩台望遠鏡都位于智利，它們都記錄到了這次掩星。這兩台望遠鏡的位置相距足夠遠，這使得小組能夠借助三角法進行相關計算。假設阋神星是圓形的（這是非常合理的假設），他們便可以根據這些獲得的數據計算出整個圓盤面的大小。他們得到的結果是：2326公裡，誤差0.5%。盡管看起來誤差值非常小，但是這個數據實在太不湊巧，它恰恰落在冥王星直徑數據範圍。這樣一來便造成這樣一種局面：如果采用最大估算值，那麼阋神星應該比冥王星大一些，但是如果采用最小估算值，阋神星就比冥王星小了。而問題到這裡還沒完，和阋神星不一樣，冥王星擁有一層薄薄的大氣層，因此當它發生掩星時，背景恒星不會立即消失或出現，而是會經曆一個漸變的過程，這樣就給對冥王星進行的直徑測量工作帶來巨大的困難和不确定性。因此冥王星的直徑事實上很可能比阋神星要小數十公裡，但也有可能要大上數十公裡。

展望未來

不過不管冥王星究竟尺寸多大，對于天文學而言這并不十分重要。引起天文學家們注意的是阋神星出乎意料的大質量，因為這意味着它的冰雪表面之下可能隐藏着比冥王星要多得多的岩石物質。正如布朗教授在自己的博客中寫的那樣：“我想，為了搞清楚冥王星和阋神星之間究竟為何會如此不同将夠我們忙上好幾年的了。”

除此之外，天文學家們還必須解釋為何阋神星表面的反照率會如此之高。按照一般的理解，随着時間的推移，塵埃的沉降以及宇宙射線的轟擊将讓其表面發生“風化”而逐漸變得暗淡，但是阋神星卻仍然保持着一種“年輕”的姿态。對此，天文學家們已經提出了一種觀點，那就是由于阋神星拉長的高偏心軌道，當它運行至近日點附近時由于溫度上升，其表面的冰雪物質有一部分将融化并形成一層薄薄的大氣層，而當它開始逐漸遠離時，溫度降低，大氣重新凝結下沉，覆蓋老舊的表面，從而一直得以保持其“新鮮”的表面。斯卡迪說：“不幸的是，我們還需要等待250年才能驗證這一理論。不過由于冥王星正在逐漸遠離太陽，因此或許相反的過程将在冥王星上發生。斯卡迪說：“在未來20年内，我們預計将會目睹冥王星逐漸變亮的過程。”這是因為随着冥王星遠離太陽，其稀薄的大氣層應當會逐漸冷凝并降落至其表面——如果這一理論正确的話。

不過天文學家們或許不必等待那麼久：斯卡迪和他的小組已經鎖定了柯伊伯帶中另外一些天體的掩星時機，他們将對其進行觀測，并測定它們的大小和密度，從而幫助理論學家們完善他們的觀點。而與此同時，布朗教授對此甚至持有更加令人興奮的觀點，他說：“那裡一定還存在着更大的天體，我相信冥王星和阋神星都會相形見绌的，這隻是時間問題。”當然，在那之前或許地球上又會出現一大批的阋神星粉絲群了。