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1月6日,新墨西哥州白沙導彈靶場的用於觀測小行星的望遠鏡在夜空中探測到一個新的不尋常物體。 該物體拖著一條條紋狀的碎片尾巴,被歸類為彗星,儘管其軌道表明其起源不同。 可見的彗星通常具有細長的軌道,將它們從太陽系較冷的外部區域帶到地球附近,但這個新發現的物體在火星和木星軌道之間的小行星帶中有一個整齊的、幾乎圓形的軌道[影片中綠色環狀物]。
幾周內,一組天文學家獲得了哈勃太空望遠鏡的時間,以更好地觀察這個奇怪的物體,命名為 P/2010 A2,它看起來根本不是彗星,而是一顆以前未被發現的小行星,不知何故將其自身的碎片噴射成一條模仿彗星的尾巴。
現在,兩個小組利用這些哈勃照片,以及來自地面望遠鏡和歐洲航天局的彗星追蹤器羅塞塔號探測器的觀測結果,證實 P/2010 A2 確實是一顆被擾亂的小行星,很可能是與一顆較小的小行星碰撞造成的。 這種擾亂似乎發生在 2009 年初,就太陽系的演化而言,這非常近。 這兩個小組在 10 月 14 日的《自然》雜誌上報告了他們的發現。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
大衛·朱伊特說,“我知道這是一個我們以前沒有見過的物體”,他是一篇新論文的合著者,也是加州大學洛杉磯分校的天文學家。“這是我們第一次看到小行星在瓦解的過程中。”朱伊特和他的同事利用哈勃望遠鏡,從 2010 年 1 月到 5 月,觀察了 P/2010 A2 的核心和尾巴幾個月來的演變。透過跟蹤尾巴相對於核心位置的變化,研究人員估計母小行星的瓦解一定發生在 2009 年 2 月或 3 月。
朱伊特的小組得出結論,一顆僅有幾米寬的小行星撞擊 P/2010 A2 120 米的核心,可能會從小行星中挖掘出足夠的碎片來形成奇特的尾巴。但是,一種不太劇烈的現象也可能是罪魁禍首:小行星可能因太陽的力量而自轉加速,最終旋轉得如此之快,以至於它開始脫落物質。朱伊特說:“就像風吹到螺旋槳上一樣,太陽輻射可以對小行星施加扭矩。”他指出,碰撞是他“最喜歡”的方案,但根據觀測結果,不可能最終區分這兩種原因。
另一篇關於 P/2010 A2 的《自然》論文的作者也贊成碰撞方案。科林·斯諾德格拉斯說,“我們無法判斷是碰撞還是自轉加速——我們只是說碰撞,因為碰撞的可能性更大”,他是德國卡特倫堡-林道馬克斯·普朗克太陽系研究所的博士後天文學家。
西南研究所(位於科羅拉多州博爾德)的行星科學家威廉·博特克沒有參與這項新研究,他也表示,自轉加速機制“可能不是最有可能的情況”,他還補充說,自轉的小行星可能會在其赤道周圍產生一個圓盤。“這更符合小物體撞擊並形成隕石坑,將碎片從這顆小行星上丟擲去的情況。”
斯諾德格拉斯和他的同事使用了地面望遠鏡以及羅塞塔號航天器上的一個相機,羅塞塔號在 2010 年 3 月正前往小行星帶,作為其 2014 年計劃與彗星相遇的旅程的一部分,從不同的角度觀察 P/2010 A2。透過這些觀測,斯諾德格拉斯將其比作拍攝三維立體影像,該小組模擬了尾巴的產生,並將他們的撞擊日期估計微調為 2009 年 2 月 10 日。
斯諾德格拉斯和他的同事計算出,在小行星帶中,這種大小的物體之間的碰撞應該每 12 年左右發生一次,這一時間框架與 LINEAR(發現 P/2010 A2 的小行星調查專案)記錄的搜尋時間相符。他說:“我們預計它們會發生,而且我們預計它們會發生的時間尺度與 LINEAR 搜尋的時間尺度大致相同。”
LINEAR 在小行星瓦解近一年後才探測到類似彗星的 P/2010 A2 的部分原因是,當從地球的角度來看,P/2010 A2 位於太陽方向時,該事件發生了。到 2010 年 1 月,當 LINEAR 最終記錄下這個令人費解的物體時,小行星處於一個更有利的觀測角度。
朱伊特指出,如果更早地進行探測,天文學家或許能夠確定小行星瓦解的真正原因——高速小行星碰撞會丟擲快速移動的碎片,這些碎片會在短時間內在小行星附近可見,然後散開,而太陽驅動自轉的小行星輕輕地脫落顆粒則不會。“在白天看到 P/2010 A2 瓦解有點倒黴,”他說。“如果我們能夠最初就看到它,那麼我們就可以檢測到那些快速移動的粒子(如果它們存在的話)。”
研究此類碰撞和瓦解對於理解小行星帶的動力學具有明顯的意義,並且還可以幫助確定太陽系的行星際塵埃的來源以及行星本身的起源。博特克說:“小行星帶是碰撞的天然實驗室。”“你只需等待大自然自行運作,然後你就可以從中獲得大量的科學知識。”他指出,如果不是因為像現在填充小行星帶的那些原始岩石天體的碰撞合併,像地球這樣的行星永遠不會形成。博特克說:“通過了解小行星帶中的這些過程,我們也正在瞭解太陽系開始時發生的事情。”