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1700894722 图16 若干直径较大的海外天体(下方为地球)
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1700894724 随着数量的增加,天文学家们对海外天体按其轨道特征进行了粗略的分类,其中距太阳30~55天文单位的海外天体被称为柯伊伯带天体(Kuiper belt object),它们构成了所谓的柯伊伯带。我们在第28章中曾经提到,“柯伊伯带”这一名称其实有点乌龙,因为在曾经猜测过这一小天体带的天文学家中,柯伊伯的观点偏偏是认为它们如今早已不复存在,从而与观测结果完全不符。不过,柯伊伯是一位对现代行星天文学有过重要影响,甚至被一些人视为现代行星天文之父的天文学家,用他的名字命名一个天体带也不算过分。据估计,柯伊伯带中直径在100千米以上的天体可能有几万个之多,目前已被发现的还只是冰山之一角。
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1700894726 另一方面,柯伊伯带天体相对于全部海外天体来说也同样只是冰山之一角。在发现柯伊伯带的过程中,人们也发现了一些离太阳更远的天体,那些天体被称为离散盘天体(scattered disc object),它们的轨道椭率通常很大,轨道倾角的范围也比柯伊伯带天体宽得多,它们的远日点比柯伊伯带天体离太阳远得多,但近日点却往往延伸到柯伊伯带,个别的甚至会向内穿越海王星轨道。一般认为,离散盘天体最初也形成于柯伊伯带之中,后来是因为受到外行星的引力干扰而被甩离了原先的轨道。有鉴于此,天文学家们有时将离散盘天体称为离散柯伊伯带天体(scattered Kuiper belt object)〔1〕。
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1700894728 人们早期发现的海外天体的直径大都在一两百千米左右,但渐渐地,一些更大的天体也被陆续发现了。(请读者想一想,哪些因素有可能导致那些更大的海外天体反而较迟才被发现?)下表〔2〕列出了其中较有代表性的几个(其中“正式编号”是小天体中心在轨道被确定后指定给小天体的编号):
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1700894736 这些天体的大小都接近或超过了最大的小行星——谷神星(谷神星的直径约为960千米)。看来这遥远的玄冰世界里还真是别有洞天。不过,这些天体与行星世界的小弟弟,直径约2300千米的冥王星相比终究还是偏小了一点。
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1700894738 但就连这一点也在2005年的新年伊始遭遇了挑战。
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1700894740 2005年1月5日,美国加州理工大学的行星天文学家布朗(Michael Brown)在检查一年多前(2003年10月21日)他与北双子天文台(Gemini North Observatory)的天文学家特鲁吉罗(Chad Trujillo)及耶鲁大学的天文学家拉比诺维茨(David Rabinowitz)拍摄的相片时,发现了一个新的海外天体。按照相片拍摄的时间,这一天体的编号被确定为2003UB313。2003UB313是一个轨道椭率很大的天体,它被发现时正处于距太阳约97.5天文单位的远日点。在那样遥远的距离上仍能被观测到,可见其块头一定小不了。据布朗估计,2003UB313的直径起码比冥王星大25%〔3〕。这一估计在行星天文学界引起了很大的震动。因为自冥王星被发现以来,这还是人们首次在太阳系中发现比冥王星更大,同时又不是卫星的天体。毫无疑问,像2003UB313那样的庞然大物应该有一个专门的名称,它曾被暂时命名为齐娜(Xena),后来被正式定名为埃里斯(Eris)。这是希腊神话中的争吵女神,著名的特洛伊之战(Trojan war)就是在她的煽风点火之下引发的。在中文中,这一天体被称为阋神星。
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1700894742 这位不太淑女的女神很好地预示了她即将带给天文学家们的东西:争吵,有关行星定义的争吵。
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1700894744 〔1〕离散柯伊伯带天体还包括所谓的半人马小行星(centaurs),那也是一些轨道椭率很大的小天体,只不过与离散盘天体的向外离散恰好相反,它们是向内离散的,其轨道通常分布于木星轨道与海王星轨道之间。
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1700894746 〔2〕表格中的数据是早期的估计值,大都有些偏高。天文学家们一直在对海外天体的大小进行观测和修正,比如20000Varuna的直径后来(2007年)通过斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的观测而被修正为500千米左右。
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1700894748 〔3〕这一估计有些偏高,目前人们对2003UB313直径的估计为(2400±100)千米,只比冥王星略大,不过它的质量要比冥王星大28%左右,这一点由于它与冥王星分别存在卫星而得到了比它们的直径对比更为可靠的确立。
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1700894753 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 [:1700893226]
1700894754 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 31 冥王退位
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1700894756 阋神星的发现向天文学家们提出了一个问题,那就是:它究竟是不是行星?这原本不应该成为问题的,因为阋神星既然比冥王星还大,当然应该算是行星。但问题是,在阋神星之前,人们已经发现了大量的海外天体,并且已经接受了海外天体是行星演化过程中的半成品的想法。在这种背景下要接受阋神星为行星是有难度的。更何况,海外天体中还包含了其他一些大小可观的成员。除上章列出的夸欧尔(Quaoar,美国原住民神话中的创世之神,中文名称为创神星),好婺妹阿(Haumea,美国夏威夷神话中掌管生育的女神,中文名称为妊神星)及厄耳枯斯(Orcus,罗马神话中的死亡之神,中文名称为死神星)等外,还有与阋神星同一天被宣告发现的马克马克(Makemake,复活节岛上的造物之神,正式编号为136472,发现时的临时编号为2005FY9,中文名称为鸟神星),它的直径也有1300~1900千米。这些天体虽比冥王星小,但相差并不多,如果阋神星和冥王星可以算作是行星,那它们是否也应该算是行星呢?
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1700894758 当人们开始提出这样的问题时,一个更基本的问题也随之浮出了水面:究竟什么是行星?
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1700894769 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 就像其他很多习以为常的概念一样,人类知道行星的存在虽有漫长的历史,却从未给它下过明确的定义。在历史上,人类对行星的认定极少发生争议,而且即便发生争议,也要么很快就被解决(比如有关小行星地位的争议),要么所争之处并非行星的定义(比如对地球地位的争议),从而并未触及行星定义的必要性。
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1700894771 可现在的情况完全不同了。要知道冥王星行星资格的由来有着很大的偶然性:它一开始就被错误地当成了罗威尔的行星X,可以说是将行星宝座当成婴儿床,直接就诞生在了那里。尔后又在很长的时间内被误认为可能有地球那么大。后来虽一再“瘦身”,但生米早已煮成熟饭,再说“瘦死的骆驼比马大”,冥王星虽小,比小行星终究还是大得多,因此其身份虽遭到过怀疑,却像一位有经验的潜伏人员那样有惊无险地挺了过来〔1〕。但随着海外天体的陆续登场,冥王星除在个头上遭到挑战外,它隐匿多年的一桩“劣迹”也得到了曝光。我们知道,当年小行星们之所以被剥夺行星资格,除个头太小外,还因为它们犯有一项“重罪”,那就是“非法聚众”。现在冥王星显然也犯下了同样的“罪行”。在这种情况下,摆在天文学家们面前的是一个两难局面:要么像当年处理小行星一样,剥夺冥王星的行星资格;要么一视同仁地将所有较大的柯伊伯带天体全都吸收为行星,甚至恢复某些小行星的名誉。无论哪一种选择,都将改变已沿袭了大半个世纪的太阳系九大行星的基本格局。
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