圖解太陽系小天體（6）

文/葉楠

海王星外天體——矮行星及矮行星候選體

海王星外天體是指太陽系中軌道平均半徑比海王星軌道半長徑（約30 天文單位）更長的天體，包括柯伊伯帶天體，以及更加遙遠的離散盤天體和類賽德娜天體等等。

柯伊伯帶與小行星帶類似，包含有大量巖石和金屬質地的小天體。柯伊伯帶天體分布在距離太陽30～50天文單位半徑處，寬度大約是小行星帶的20 倍，其中包含天體的總質量甚至可以達到小行星帶的百倍以上。

人類發現的第一顆海王星外天體是冥王星。后續更多的發現不斷改寫著人類對太陽系的認識：大行星的定義被更新；新的行星類別得以誕生；太陽系的邊界也逐漸向外拓展。

阿爾比恩

阿爾比恩是大不列顛島的古稱，也是英國作家威廉·布萊克所著神話中的一位巨人。2018 年，臨時編號為1992 QB1 的小行星以阿爾比恩命名，雖然同名，但它的個頭在太陽系中并不起眼，直徑108～167 千米，僅為冥王星直徑的1/14。它的軌道半徑為41～47 天文單位，周期291 年。阿爾比恩的發現拉開了天文學家對柯伊伯帶天體探測的帷幕，時至今日，人類已經確認發現的柯伊伯帶天體數量超過了2000 顆，預計柯伊伯帶天體總數至少有數百萬顆。圖為歐南臺拍攝的阿爾比恩照片。

鬩神星

在柯伊伯帶內有這樣一顆天體，它的質量比冥王星還要重27%，在發現之初甚至被稱為“第十大行星”，它就是鬩神星。鬩神星雖然比冥王星質量更大，但它的直徑是2326 千米，比直徑為2377 千米的冥王星還小了一點點。2005 年1 月，3 名美國天文學家在處理2003 年10 月21 日拍攝的照片中發現了這顆天體，臨時編號為2003 UB313。2006 年，國際小行星組織以希臘神話中的女禍神厄里斯的名字命名，中文名鬩神星。鬩神星的軌道非常狹長，近日點37.77 天文單位、遠日點97.56 天文單位，公轉周期559 年。2005 年，夏威夷凱克望遠鏡發現了鬩神星的衛星鬩衛一。

鳥神星

2005 年7 月19 日，與鬩神星同時公布的還有鳥神星，它的亮度達到了16.7 等，是柯伊伯帶中僅次于冥王星的天體。當湯博于1930 年在雙子座天區發現冥王星的時候，鳥神星正好位于距離雙子座不遠的金牛座和御夫座交界處。但遺憾的是湯博并沒有將望遠鏡指向這個方向，當時人們認為新行星一般都位于黃道附近，而鳥神星的軌道傾角卻高達29 度。直到2005 年的復活節后，這顆臨時編號為2005 FY9的新天體才被發現。2008年，國際天文聯合會以復活節島拉帕努伊族原住民神話中的創造之神的名字來命名，即鳥神星。鳥神星的直徑約1430 千米，質量約是冥王星的3/4，近日點38.5 天文單位、遠日點53.1天文單位，公轉周期約310 年。

妊神星

妊神星的發現其實比鳥神星還要更早一些，不過對外公布這一發現卻比鬩神星和鳥神星晚了兩天。妊神星的臨時編號為2003 EL61，以夏威夷神話中的生育之神的名字來命名。在所有已知的矮行星中，妊神星是長相最為怪異的一個，根據光變曲線推測，妊神星呈橢球形，它的長軸達到1960千米，而短軸只有996 千米。妊神星的質量約是冥王星的1/3，近日點34.7天文單位、遠日點51.5 天文單位，公轉周期約283 年。在妊神星發現的同時，天文學家還發現了它的兩顆衛星，較大的妊衛一直徑約310 千米，位于妊神星外側，每49 天公轉一周；妊衛二直徑約170 千米，公轉周期為18 天。

矮行星

隨著越來越多柯伊伯帶天體的發現，關于太陽系大行星的定義亟需改進。2006 年8 月，國際天文聯合會在關于行星的決議中提出了矮行星這一新的分類。滿足以下四個條件的天體稱之為矮行星：軌道環繞太陽；質量大到滿足流體靜力學平衡的狀態；未能清楚軌道附近的小天體；不是一顆衛星。會議同時確認了谷神星、冥王星、鳥神星、妊神星和鬩神星分類為矮行星，其中除了谷神星位于小行星帶外，其余天體都位于柯伊伯帶中。據估計，在柯伊伯帶中可能擁有200 顆以上的矮行星候選者。而整個海王星外天體中隱藏的矮行星數量可能更多。圖為部分已知海王星外天體與地球大小對比示意圖。

共工星

共工星發現于2007 年，直徑約1500 千米，體積比鳥神星和妊神星稍大，是已知海王星外天體中僅次于冥王星和鬩神星的第三大天體。這顆天體顏色偏紅，根據光譜分析發現在其表面應該擁有水冰和甲烷。2019 年5月，發現這顆天體的加州理工大學團隊利用網絡投票，最終以中國神話中的水神“共工”命名，其衛星共衛一則以共工的臣屬之一“相柳”的名字命名。共工星現在距離太陽約87.5 天文單位，是目前距離太陽第三遠的太陽系已知天體，僅次于V774104和鬩神星。如果共工星早發現兩年，現在的矮行星名單里必定有它的名字。圖為哈勃空間望遠鏡分別在兩個時間拍攝的照片對比，可以看到相柳的位置變化。

冥衛一

冥衛一也稱卡戎，它不是一顆衛星嗎？為何也會出現在矮行星候選體的行列之中呢？卡戎雖然是冥王星的衛星，但它與冥王星組成的系統重心卻在冥王星之外。關于它與冥王星是平等的雙星關系，還是附屬的衛星關系，一直以來都沒有精確的定義予以區別，這也是爭議的主要來源。卡戎的直徑達到了1200 千米，是海王星外天體中第六大的，僅次于冥王星、鬩神星、妊神星、鳥神星和共工星。除了衛星這一條之外，關于矮行星的其他要求卡戎都滿足。圖為新視野號探測器拍攝的卡戎。

創神星

以美洲原住民通格瓦族神話中的創世之神的名字來命名的創神星于2002 年 被 發 現，2004 年 估 計其直徑是1260 千米，但斯皮策望遠鏡的觀測表明它擁有更高的反照率，所以直徑應該更小，只有約850 千米。而根據矮行星的定義，要滿足流體靜力學平衡狀態直徑至少需要達到800 千米，再除去表面200～400 千米的冰層，創神星本身可能并不滿足這一點。于是2006年創神星沒有入圍第一批公布的矮行星名單。現在創神星最新的直徑數據是1110 千米，隨著更多觀測數據的呈現，未來創神星入圍矮行星行列是有希望的。

賽德娜

賽德娜是因努特神話中海洋女神的名字。這顆名為賽德娜的天體于2003 年被發現，當時它位于距離太陽89.6 天文單位處，是當時發現的最遙遠的太陽系內天體。賽德娜的軌道離心率非常大，近日點76 天文單位、遠日點937 天文單位，公轉周期高達11400 年。關于它的起源天文學家有著各種各樣的猜想，有人認為它是一顆奧爾特云天體，也有人認為它來自于太陽系以外。而賽德娜、鬩神星、妊神星和鳥神星等天體的發現者天文學家邁克爾·布朗認為賽德娜是已知海王星外天體中最重要的一顆，它特殊的軌道有助于揭開太陽系的起源和演化之謎。

亡神星

亡神星是一顆柯伊伯帶天體，發現于2004 年。它是一顆典型的類冥王星天體，與海王星有著2:3 軌道共振關系，軌道形狀也與冥王星相近，只是傾角方向不同。由于亡神星與冥王星都與海王星有著共振關系，所以亡神星總在與冥王星相對的軌道位置上（如圖，右下角白點為海王星，白色線條為冥王星相對海王星軌道，紅色為亡神星相對海王星軌道）。亡神星的名字來源于古羅馬伊特魯利亞神話中的亡者之神奧伽斯。亡神星的直徑約為950 千 米，它還擁有一顆直徑為220 千米的衛星亡衛一，以神話中引導亡靈的女神萬斯的名字命名，它以近乎完美圓形的軌道圍繞亡神星運行，周期約為10 天。

未來隨著更多觀測數據的確認，這些天體中有些會被確認成為矮行星，有些則繼續它的小行星身份。無論結果如何，都說明人類對它們有了更加客觀、清晰的認識。海王星外天體，尤其是柯伊伯帶內包含有大量小天體，它們都是太陽系早期未能成功形成行星的碎片。關于柯伊伯帶的結構和起源仍不明確，需要更多的觀測和研究。有天文學家利用電腦模擬顯示柯伊伯帶受到木星等大行星的引力影響，尤其是海王星對柯伊伯帶的結構產生了巨大的作用。海王星的存在使得某些柯伊伯帶天體的軌道并不穩定，有的被拽進了太陽系內側，有的則被拋向了更遙遠的地方。2017 年落成的泛星計劃望遠鏡將幫助我們發現更多海王星外天體，為人類解開太陽系演化之謎提供更多的信息。