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30年老資料新發現!天王星可能還有兩顆衛星

哈伯望遠鏡 2003 年 8 月拍到的天王星影像,包括天文星環和部分的衛星。 圖/NASA/Erich Karkoschka

哈伯望遠鏡 2003 年 8 月拍到的天王星影像,包括天文星環和部分的衛星。
圖/NASA/Erich Karkoschka

美國航太總署(NASA)航海家 2 號太空船於 30 年前飛掠天王星,但科學家迄今仍持續從當初蒐集的老資料裡獲得新發現。一項由愛達華大學(University of Idaho)Rob Chancia 和 Matt Hedman 等人的最新研究成果顯示:

在近天王星 2 個光環附近,很可能還有兩顆尚未被發現的小衛星。

想知道航海家1號、2號從1977年出發後,現在在宇宙的哪裡了嗎?可以到NASA網站中看看「航海家號在哪裡?」。圖/NASA

想知道航海家 1 號、2 號從 1977 年出發後,現在在宇宙的哪裡了嗎?可以到 NASA 網站中看看「航海家號在哪裡?」。圖/NASA

Chancia 在檢視航海家 2 號於 1986 年拍攝的天王星光環影像時,注意到其中的 Alpha 環邊緣物質量會週期性的變化。Alpha 環是數個天王星環中最亮的光環之一。同樣的,在鄰近的 Beta 環的相同位置也有類似的狀況。當沿著光環觀察不同處的物質聚集型態時,會發現其波長也不同,顯然沿著光環有某種因素不斷在改變,破壞了光環原本的對稱性。

他們兩人在行星光環物理學領域都算頗有成就,這次不僅研究 NASA 卡西尼號太空船送回的土星環觀測資料,以便瞭解光環如何形成,同時以新思維、新方式來檢視研究航海家 2 號的天王星資料。特別是航海家 2 號飛掠天王星時的電波掩星資料,就是太空船發送的無線電波訊號穿透天王星環後至地球的狀況,另一種是掩星資料,即用太空船上的儀器測量遠方恆星所發出的光穿透光環後的結果。這些測量都可以用來估算光環中的物質含量。

結果發現天王星環中的物質聚集型態類似於土星環中與衛星有關的結構,即所謂的「小衛星痕跡(moonlet wakes)」。這意味著,天王星環中很可能有以前還沒發現的小衛星。他們估計這些假設存在小衛星的直徑約為 4~14 公里左右,和土星某些已知衛星差不多大,但卻比任何已知的天王星衛星小很多。 天王星衛星的表面大多被暗色物質覆蓋,所以一般很難觀察拍攝到。Hedman 表示,我們迄今尚未觀測到這些衛星,但至少知道了:要形成這些天王星環特徵的衛星應該都很小,所以很難發現它們的蹤跡。航海家號的影像提供了絕佳的機會來尋找並觀察這些小衛星。

土星環與他的牧羊犬衛星。圖/By Kevin Gill from Nashua, NH, United States - The Rings & Shepherd Moons of Saturn, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42599241

土星環與他的牧羊犬衛星。圖/By Kevin Gill from Nashua, CC BY-SA 2.0, wikimedia commons.

天王星環和寬闊明顯的土星環相較之下,顯得非常窄;自 1977 年開始,許多動力學家們便不斷地探究天王星環為何能保持細窄樣貌的問題。如果 Hedman 和 Chancia 等人的研究為真,那麼,這個問題便有了有利而近乎完美的解決之道。因為如果真有這些小衛星,那麼它們很可能如土星環中的「牧羊犬衛星(shepherd moons)」一樣,能維持光環,使其不至於擴散。天王星已知 27 顆衛星中的 2 顆——天衛六(Cordelia)和天衛七(Ophelia)就是維持天王星 ε 環的牧羊犬衛星。

確認這些小衛星存在與否的工作,可以透過望遠鏡或太空船所拍攝的影像來達成,不過 Chancia 和 Hedman 不打算找出這些小衛星的真身,而是將這個工作留給其他科學家來進行。他們想要做的事,是繼續研究檢視天王星環的型態和結構,看看能不能發現更多的天王星秘密。

資料來源:Uranus May Have Two Undiscovered Moons, NASA JPL, 2016.10.21, KLC

本文轉載自網路天文館

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