造访MU69

来源 :大自然探索 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daweihu2009
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  64亿千米外,一个古老而纯净的世界正等待“冥王星猎手”。
  在巴塔哥尼亚高原(南美洲东南部高原,北起科罗拉多河,南迄麦哲伦海峡,东临大西洋,西界安第斯山脉)的一片荒凉海岸线上,美国天文学家斯特恩蜷缩在一辆半拖车背后,让自己的望远镜避开劲风。这是2017年7月17日午夜刚过,时速高达64千米的劲风正扫荡该区域。
  斯特恩是美国宇航局冥王星造访任务——“新地平线”的领头人。该任务有56位科学家参与,还在阿根廷的50千米大西洋海岸线上拥有24部小型射电望远镜。在5米高的钢架支撑的防水布(防风棚的建造材料全部来自当地五金店)背后,一些科学家正在躲避把望远镜吹得摇摇晃晃的狂风,还有一些科学家躲避在海滩上的天然壁龛里。
  斯特恩说:“这样的条件下。观测就惨了。”但头顶的苍穹清澈透明。他们的巡天目标是前几年才发现的一个64亿千米外的阴影,它的宽度大约为22千米。当这个古老的天体从一一颗背景恒星的正前方经过时,恒星光芒的些微下降(就像一次小型日食)让尺文学家得以估算这个神秘天体的个头、形状和反射率。这些数据将让科学家指令“新地平线号”飞行器(以下简称“新地平线号”)在2018年真正抵达这个天体附近时进行准确定化,以及校准飞行器搭载的相机。最重要的是,前述恒星星光的变暗会帮助科学家发现这个天体附近那些可能会重创,甚至会摧毁“新地平线号”的太空垃圾。
  然而,要想捕捉变暗的恒星星光绝非易事。这片阴影(即掩星现象)经过巴塔哥尼亚高原上空的时速达到10万千米。斯特恩团队之前两次都没能观测到这一现象。斯特恩说,这次是他们的最后机会。功夫不负有心人。这一次,24部望远镜中有5部观测到了神秘天体经过这颗恒星正前方时、作为一个暗斑所造成的恒星“眨眼”,由此揭示了在地面用其他方法无法观测到的一些细节。
  至此,远在太阳系八大行星之外,确切地说是远在冥王星轨道外16亿千米的地方,作为迄今为止被地球人实地探索的最遥远天体,这个行星“王子”正在被我们仔细考量。这个被称为“2014 MU69”(以下简称MU69)的小小的、发红的世界,宽度不过几十千米。形象地说,这个天体就是美国曼哈顿岛大小的一块红土豆。2018年12月31日,天文学家们将聚集在这片巴塔哥尼亚望远镜区域,持续数小时凝望“新地平线号”以大约13千米每秒的速度掠过MU69的全过程。
  MU69形成于40亿年前。斯特恩说:“漫长岁月里,它一直深度冻结在-240℃,因此它是从太阳系诞生之日起完美留存至今的一块遗骸。在此之前,从未有人探索过这样的目标,也没有探测器实地探测过这样的目标。”
  2017年夏,天文学家们3次尝试捕捉这个遥远世界在经过地球时的小小阴影。因为这个阴影太小,速度又太快,所以科学家们在非洲和南美洲的多个地方部署了一系列望远镜来观测它,但都没能看到这个映在地球上、宽度在13~20千米之间的阴影。2017年7月10日,科学家在美国宇航局的波音747飞机上,通过与哈勃太空望远镜大小相仿的机载望远镜追逐这一阴影。他们只差1600米的距离和1秒的时间,却与这个阴影失之交臂。但这些尝试,再加上空间望远镜在太空中的观测,让科学家们得以优化他们的预测。抓住他们的第三次也是最后一次机会,他们终于在阿根廷观测到了MU69。这些观测结果正在帮助他们确定“新地平线号”的路径。
  科学家在阿根廷夜间观测MU69掩星

造访邻居


  一个世纪以前,我们的太阳系看似分成兩个小组:拥有陆地的内行星(靠近太阳的行星)——水星、金星、地球和火星:大块头的外行星(远离太阳的行星)——土星、木星、天王星和海王星。1930年,美国天文学家汤博发现了冥王星。个头小小的它,看起来在太阳系的破碎边界孤独游荡。科学家对冥王星感到很好奇。很快,就有人预测冥王星只是行星“第三王国”的一部分而已。但汤博接下来的多年搜寻,却没有发现另一颗“冥王星”。
  这方面的确凿证据直到50年后才出现。当时,科学家发现了冥王星最大的卫星卡戎。他们很快就意识到,冥王星和卡戎是一对矮行星在外太阳系相撞的产物。这种碰撞的概率很低,除非冥王星真的是行星“第三王国”的一部分。
  1991年,斯特恩进行了相关的计算。如果只有两个类似冥王星的世界存在,那么它们相撞的概率还不到一百万分之一。这就好比你把手伸进10万吨海滩沙子里,抓出其中仅有的一粒紫色沙子。只有在外太阳系里游荡着数万颗像冥王星这样的矮行星的条件下,冥王星和卡戎的存在才说得过去。
  到了1992年,天文学家手头有了工具去证明自己的这些猜测。位于美国夏威夷、装备有当时最先进相机的一部射电望远镜,发现了一个直径160千米的天体。他们称之为“1992 QB1”,也称“笑容符”。此后,科学家在这片天空区域发现了超过1000颗这样的天体。现在这个区域被称为“柯伊伯带”。它是远在海王星轨道外的一个由含冰天体组成的碟状地带,其中最有名的成员就是冥王星,而另一个主要成员即将曝光。
  柯伊伯带示意图

冰冷隔绝


  科学家相信,MU69也是一个“典型的柯伊伯带寒冷天体”。这类天体就待在自己形成之地的圆形平坦轨道上,不受在距离太阳近的地方所发生的动荡事件纷扰。虽然小行星也是绝好的时间囊(小行星上保存着太阳系形成时期的线索),但是小行星依然遭到了木星引力的影响,还被太阳辐射“轰炸”,因此小行星的表面已经被改变。
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