天文學家利用鬩神星掩星的方式,精確測量鬩神星的直徑,結果發現鬩神星的直徑幾乎與冥王星相同;這個結果同時暗示鬩神星的表面反照率比預期還高,很可能在其表面佈滿了均勻的薄冰層。相關論文發表在自然(Nature)期刊中。
鬩神星是太陽系目前已知的5顆矮行星之一,發現至今,一度認為其直徑比冥王星大,而讓天文學決定新增一個分類–矮行星,且造成冥王星被從行星改分類為矮行星的關鍵因素。當鬩神星從某顆遙遠恆星的前方通過時,會掩蓋星光,天文學家可以根據掩星時間長短來精確測定鬩神星的直徑;這是天文學家用以測定遙遠太陽系天體直徑的方法中最精確的,而且常常是唯一的方式。此外,如果多點同時觀測,綜合各地觀測結果後,可估算出這些遙遠天體的大致形狀。
由於鬩神星體積不大,而且又很遙遠,在天空中的移動速度緩慢,所以鬩神星掩星事件相當稀少且觀測難度高;下一場鬩神星掩星事件得等到2013年呢!這場鬩神星掩星事件發生於2010年11月,由於機會難得,由法國、比利時、西班牙和巴西等國的天文學家組成一個聯合團隊,在掩星事件發生前就開始小心地計畫觀測事宜,全球總觀測點則多達26處,多半沿著預測的掩星帶分佈,其中包含一些業餘天文台。
而專業天文台中,有2處位在南美智利;Bruno Sicardy等人利用歐南天文台(ESO)La Silla觀測站的0.6米比利時TRAPPIST望遠鏡(TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope)進行觀測,這是La Silla最新設置的自動望遠鏡;而另一處阿卡塔瑪的聖佩卓( San Pedro de Atacama)則有兩座望遠鏡加入觀測。而在掩星之前,天文學家已經用同樣在La Silla的2.2米MPG/ESO望遠鏡確認過將被鬩神星掩過的這顆昏暗恆星。這3座望遠鏡都記錄到鬩神星掩星瞬間,恆星亮度突然下降的現象。將智利這兩處的觀測資料整合後,發現鬩神星的形狀非常幾近正球形,沒有過於龐大的山脈將此天體拉到變形。
先前利用其他方式觀測鬩神星直徑,顯示鬩神星的直徑約比冥王星大25%,接近3000公里。但利用掩星方式測得的新結果則僅約2326公里,誤差僅±12公里。這個數值與冥王星直徑約2300~2400公里相當。冥王星的直徑比較不易測量,是因為冥王星具有薄薄的大氣層,讓掩星過程中,冥王星邊緣顯得有點模糊所致。
天文學家先前也曾利用鬩神星的衛星鬩衛一(Dysnomia)來估算鬩神星的質量,得出1.66×1022 kg,約比冥王星重27%,但僅及月球的22%而已。綜合直徑與質量資料後,得出鬩神星的平均密度約為2.52g/cm3,雖比月球的3.3g/cm3低,但仍顯示鬩神星很可能是一個龐大的岩質天體,其中核心處佔了約85%的是岩石,而在最外層約100公里厚的是佔了剩餘15%的水冰。
此外,鬩神星的表面反照率(反射太陽光的比例)高達0.96,換言之,每100%的陽光照射到鬩神星之後,有多達96%的陽光會被反射回太空。這個反射率比地球的雪面反射率還高,讓鬩神星和土衛二(Enceladus)一起成為太陽系中反照率最高的天體。相較之下,月球表面反照率低達0.136,和煤炭差不多。
從光譜觀測已知鬩神星表面富含氮與甲烷等成分,因此這些天文學家猜想:鬩神星表面反照率之所以這麼高,很可能是因為表面覆蓋一層富含氮冰和甲烷冰的冰層,但冰層極薄,僅約幾毫米厚而已,應是鬩神星沿著其狹長的軌道遠離太陽時,所接收到的太陽光熱愈來愈少、愈來愈冷,稀薄大氣中的氮和甲烷等成分因而在鬩神星表面凝固成霜的結果,與其下方100公里厚的水冰層不同。天文學家估計,當鬩神星未來再度沿著軌道逐漸接近太陽到近日點附近時,離太陽僅約57億公里,此時表面這些凍霜就有機會昇華成氣體,重新變成大氣的一部份。
這個新觀測結果也讓這些研究團隊有機會測得鬩神星的表面溫度。估計結果顯示鬩神星表面僅約攝氏零下238度,在鬩神星背對太陽的夜晚面應該比這個溫度更低。
利用小望遠鏡,經由掩星方式,就可以獲得這麼多這顆矮行星的訊息,讓這些天文學家喜出望外。Sicardy說道:在矮行星被定義出來5年後的這時,我們才終於有機會能進一步瞭解其中一個矮行星成員了。
資料來源:Faraway Eris is Pluto’s Twin[2011.10.26]
轉載自台北天文館之網路天文館網站