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天文新知

海王星的衛星,正在跳著「躲避之舞」

根據最新的研究,海王星最內側的兩顆衛星,他們的奇怪軌道是目前前所未見的。
行星軌道動力學專家稱這是一場由小衛星Naiad和Thalassa上演的「躲避之舞」,這兩顆行星是真正的伙伴,它們的軌道距離僅為1,850公里(以最短路徑計算),Naiad的軌道是傾斜的,每次它經過速度較慢的Thalassa時,兩者的距離幾乎是永恆不變的,約3,540公里。

如圖說圖說:將其中一顆衛星的軌道固定,另一顆極有規律的運動
在這個永恆的舞蹈中,Naiad每7個小時繞着這個冰巨星旋轉一次,而外側的Thalassa則需要7個半小時。一個坐在Thalassa上的觀察者會看到,Naiad在一個「以」字形變化的軌道上,從上面經過兩次,然後從下面經過兩次,這種模式永不間斷,每四圈就一個循環。

研究人員說,儘管這種軌道模式看起來很奇怪,但便是如此才能保持穩定。這種重複的模式稱為共振,行星、衛星和小行星可以跳很多不同類型的「舞蹈」,但這一次是天文學家們從未見過的,在遠離太陽的引力範圍邊緣,太陽系外側的巨大行星是引力的主要來源,它們通常擁有十幾到幾十個衛星。其中一些衛星是在它們的行星旁邊形成的;有些則是後來被捕獲,然後被鎖定在他們母行星的軌道上;有些衛星的軌道與它們的行星自轉方向相反。

海王星有14個已確認的衛星,其中最遠的一顆是Neso,它的軌道呈橢圓形,距離海王星近4600萬英里(7400萬公里),需要27年才能完成一次繞行。而Naiad和Thalassa都很小,形狀像一個膠囊,直徑只有約60英里(100公里),它們是海王星七顆內側衛星中的兩顆,這個系統中交織着微弱的光環。那他們是怎麼走到一起的呢?科學家們認為,最初的衛星系統是在海王星捕獲其巨大的衛星Triton時被破壞的,而這些內部衛星和環是由殘留的碎片所形成的。

Brozovic和她的同事們通過分析哈伯太空望遠鏡的觀測結果,發現了這個不尋常的軌道模式,她說:「我們懷疑,是由於早先Triton與海王星其他內側衛星的相互作用,才使Naiad進入了它現在傾斜的軌道,直到後來,在它的軌道傾斜被建立後,Naiad才與Thalassa產生了這種不同尋常的共鳴。」這項工作也為海王星內側衛星的組成提供了第一個線索,研究人員利用觀測結果來計算它們的質量及密度,發現其密度接近於水冰。
論文共同作者Mark Showalter說:「Naiad和Thalassa可能在這種結構中被鎖在一起很長時間了,因為這使它們的軌道更加穩定。」(編譯/許晉翊)
資料來源:美國太空總署-噴氣推進實驗室

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