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小行星‘Bee-Zed’:与木星共轨的逆行勇士

时间: 2017年05月17日 | 作者: Keith Cooper | 来源: physicsworld
来自奥尔特云的“逃逸者”正在木星轨道上围绕太阳逆行,它的行为改变了我们对轨道动力学的理解。

 

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这个“逃逸者”名叫 2015 BZ509,简称“Bee-Zed",由泛星计划(全称为全景巡天望远镜和快速反应系统,Pan-STARRS)首次发现,随后由加拿大西安大略大学 Paul Wiegert 带领的研究团队利用亚利桑那州大双筒望远镜进行后续跟踪。如果从太阳的北极俯视太阳系,我们可以看到绝大部分天体(包括所有行星)都是以逆时针方向围绕太阳运转,而  Bee-Zed 则是一股清流:它顺时针逆行而上。

 

逆行轨道虽然罕见,但并不神秘。让 Bee-Zed 与众不同的是它以 1:-1 共振(负号指逆行运动)与木星共享轨道。它非但没有被木星这个“巨人”踢出轨道,反而处于一种长达几百万年的稳定状态中——从未与木星相撞。

 

轨道共享

 

木星与其他天体共享轨道并不新鲜。例如特洛伊小行星群(Trojans)在木星轨道的拉格朗日点 L4、L5(即木星轨道前后方各 60°)被捕获,并沿木星轨道顺行运行(与木星同方向)。

 

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 Bee-Zed 则是“反特洛伊”的。巴西圣保罗国家大学的 Helena Morais 和法国科特达祖尔天文台(Côte d'Azur Observator)的 Fathi Namouni 在 Bee-Zed 正式被发现前两年便预言了它的存在。

 

Bee-Zed 的轨道倾斜于黄道面 163°,每六年会掠过木星轨道一次,但与木星的距离从未少于 1.76 亿千米。Bee-Zed 每次掠过木星轨道时,木星的引力都会扰动 Bee-Zed 的轨道。但论文作者 Wiegert 表示,“由于二者相距甚远,这些扰动带来的影响非常轻微。”这些扰动最终相互抵消,使得 Bee-Zed 维持在其原本的运行轨道上。

 

Wiegert 猜测,Bee-Zed 曾经是奥尔特云的彗星(奥尔特云:一个假设包围着太阳系的球体云团,分布着许多不活跃的彗星,在那里彗星可能从任何方向出现,并具有高度倾斜的逆行轨道)。最著名的哈雷彗星便具有逆行轨道,大家猜测它来自奥尔特云。

 

彗星谜团

 

南昆士兰大学的 Jonathan Horner(并未参与本项研究)表示,像哈雷彗星这样从长周期运行轨道转变为如今相对短周期的运行轨道,其原因暂时未明。如果 Wiegert 的假设“Bee-Zed 和哈雷彗星的前身类似”是正确的,那么关于彗星轨道周期转变的疑惑将有所解释。

 

另一种可能性是,Bee-Zed 曾是 6000 个特洛伊小行星之一,但在太阳系早期被抛出,并进入简单的轨道共振。

 

Horner 说道,“在变轨过程中,少数天体有可能在被抛入逆行轨道后又被木星重新捕获。”

 

Bee-Zed 的第三种成因可能是古在机制(Kozai mechanism),来自其他行星的扰动会降低小行星轨道的离心率并增加轨道倾角,最终导致轨道翻转。

 

更多逆行的特洛伊

 

Wiegert 认为木星可能拥有更多尚未发现的逆行共轨小行星和彗星,“但数量不可能像顺行特洛伊群那么多——因为逆行天体本就非常罕见。”他还补充到,“如果在其他行星(包括地球)周围发现更多这样的天体,我绝不会感到惊讶。”

 

逆行小行星与地球的共轨共振可以阻止其与地球相撞,但木星也会影响撞击率。2008 年至 2010 年间发表的一系列文章中,Horner 和开放大学的 Barrie Jones 发现,木星除了会将天体“丢”出太阳系,也会将天体“扔”向地球。而逆行共轨小行星的存在让木星增加了一种“管住”临近天体的方式,但 Horner 说,“我认为它并没有提高木星是“保护神”的可信度。”(一般占星认为木星是“幸运之星”,不过千万别把这个当饭吃,听听就好。)

 

“木星在太阳系中举足轻重,它能够捕获天体并改变它们的位置:将它们置于或是安全、或是潜藏危险的区域。”

 

Bee-Zed 的发现还为太阳系外行星的研究带来启发,比如“行星轨道二重唱”。虽然两个木星大小的天体无法共轨,但小个头的行星出现在紧挨着大个头行星的逆行轨道上也是有可能的。我们之前发现过逆行的太阳系外行星,但它们并不与其他行星共轨;探索发现这类“二重唱”很有价值。

 

翻译 吴倩

审校 卓思琪

 

原文链接:http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/mar/30/asteroid-bee-zed-shares-a-retrograde-orbit-with-jupiter


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