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新研究的人头马之间一片寂静

2021年9月15日
伊娃莉莉半人马

从地球上看,半人马只是天空中移动的小点。这些图像是倒置的——明亮的物体呈现黑色——以便更容易看到模糊的目标。

来源:礼来公司等,2021年。

通常,吱吱作响的车轮,或者至少是最闪亮的物体,似乎得到了所有的关注。在PSI研究科学家伊娃·莉莉领导的一项新研究中,不活188体育网站-首页跃的半人马座占据了舞台的中心,并阐明了为什么其他半人马座可能如此耀眼。半人马座是位于海王星和木星轨道之间的冰状物体,在某些情况下显示出彗星般的尾巴和喷射流。尽管由于正常的太阳能驱动的升华过程,它们所处的位置太冷,无法进行这种活动,但这种情况还是发生了。相反,物体轨道的改变或其他相互作用可能是驱使一些半人马变得像彗星一样活跃的力量。

这项研究发表在《行星科学杂志》上,题目是“在Pan-STARRS1检测数据库中发现的13个半人马没有活动除了礼来公司,PSI研究人员Henry Hsieh和Jor188体育网站-首页dan Steckloff也参与了这项工作。

在做这项研究时,莉莉和她的团188体育网站-首页队并不是在寻找不活跃的半人马。相反,对象是来自29个半人马的列表中最近发现Pan-STARRS1调查和选择是基于观察的能力的半人马双子座北望远镜在夏威夷的计划时间观察,如果他们将附近到达离太阳最近的观察。因为这些标准严格地基于物体的位置,他们期望任何严格由太阳加热效应引起的活动都应该很容易被探测到。

活跃的半人马座聚集在距离太阳约14个天文单位的范围内,距离土星稍远一点。一个天文单位是从太阳中心到地球中心的距离。“这给了我们一个线索,让我们知道是什么让人马兴奋起来。”莉莉说。“一些模型表明,半人马座包含无定形态的水冰,这是非常特殊的,因为它不像地球上的冰有晶体结构,它的结构允许它在身体形成过程中在分子之间捕获大量气体。当物体到达太阳系足够温暖的地方(大约14个天文单位)时,冰经历了从无定形到晶体结构的快速相变,并释放出被困的气体。”

在这项工作之前,许多研究人员认为,气体以水结晶的形188体育网站-首页式释放是一个放热过程,它会释放出使半人马活跃所必需的能量。这项工作证实了另一种实验室数据,即结晶过程不释放热量。半人马的活动并不是由这个阶段的变化所触发的。相反,莉莉解释说,“从无定形的水冰中逸出的气体会产生压力,这反过来会打开天坑或导致山体滑坡,暴露出其他冰,这些冰会升华并产生可见的彗发。这种压力非常大,它可能会喷出半人马座的巨石或大块,这与2005年观察到的半人马座埃克克勒斯火山爆发相似。”

这项研究表明,由气体释放引发的山体滑坡和其他动态地表事件可能反过来引发看起来像彗星但不像彗星那样可预测的活动,并且可能在半人马座经过近日点(离太阳最近的点)很久之后发生。与此同时,并不是半人马座区域的每个物体都有能够启动这种活动的轨道。基于他们对半人马座轨道演化的分析,莉莉和她的团队认为,由于与巨行星近距离接触而导致的轨道形状的突然变化,可以让原本静止的半人马座开始活动。即使是0.5 AU的向内移动,也会产生足够的热波,引发更多的结晶,并最终在彗星内部形成爆炸性气体。因此,轨道演化是绘制半人马座生命周期图的关键拼图。

这项研究中的天体至少在过去一万年的时间里都有稳定的轨道,而且在动态上似乎也稳定了更长的时间。也许他们在到达现在的地点后,在过去很活跃。有朝一日,当它们的轨道再次改变时,它们也可能变得活跃起来。半人马是短暂的对象;它们的生命开始于太阳系外的柯伊伯带或奥尔特云物体,通过各种相互作用,被推到离太阳更近的轨道上。一旦位于海王星和木星之间,他们的日子是有限的,据信,这两个巨大的世界的相互作用将半人马在他们到达后的1000万年内抛入太阳系内部。不管这13个半人马座的未来如何,它们目前仍保持安静,它们的沉默告诉我们,半人马座的活动远比简单的加热复杂得多。

这项工作得到了美国国家科学基金天文科学部1910275资助。

媒体联络:
艾伦•菲舍尔
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科学联系:
伊娃莉莉
188体育网站-首页研究科学家
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