美国宇航局寻求“诡异的”快速自旋矮行星豪美亚的起源

By Robert Lea

2022/11/1

Science & Astronomy

位于太阳系外缘的豪美亚（Haumea）可能是太阳系的最奇怪的世界之一。

 艺术家的这个奇怪的快速自旋的矮行星豪美亚和它的两个卫星和环的描画。(Image credit: Diego Barucco/Shutterstock)

一颗潜伏在太阳系外边缘的矮行星的起源可能已经被美国宇航局科学家揭示已经变成它的最奇怪的天体。

豪美亚的大小与伙伴矮行星冥王星一样大并位于柯伊伯带中，柯伊伯带是一个在海王星轨道------太阳系的最外层的行星之外的冰碎片和彗星体的集合。

豪美亚是值得注意的因为它比其它任何类似大小的太阳系天体更快的自旋，在仅4个小时内完成它的绕轴的一圈------或者“一天”。

这种快速自旋已经造成豪美亚发展着一个类似泄气的足球而不是球体的形状。然而，它的形状并不是关于这颗矮行星唯一不寻常的事情。

一个奇怪的冰的秘密

豪美亚也有一个主要是由一种水冰组成的表面，而不像柯伊伯带中的大多数其它天体一样。

这个水冰表面被一些豪美亚的也出现来共享这颗矮行星同一轨道的兄弟姐妹共享。这已经导致科学家们得出结论豪美亚和这些冰体共享同一起源，它们形成在柯伊伯带中发现的唯一的相关天体的“家族”------“豪美亚家族”。

用计算机模拟，美国宇航局的科学家包括位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心博士后学生杰西卡·诺维耶洛调查了这个问题，“某些诡异的像豪美亚和它的家族一样的东西怎么成的呢？”

为取得这个计算机模拟是必要的，由于这颗矮行星距离太远不能用一台基于地球的望远镜精确测量，而豪美亚还没有被一个太空使命访问过。

这些模拟允许了团队来“拆开” 豪美亚然后从头开始重建它。这样做的目的是来了解形成了这颗矮行星的化学和物理过程。

团队成员和亚利桑那州立大学坦佩天体物理学教授，史蒂夫·迪施在一份声明中说，“来解释对豪美亚发生了什么迫使我们在当太阳系正在形成时发生的所有这些事情上放上时间约束，如此它开始连接跨太阳系的一切，对豪美亚有很多奇特的 “哇哇”的部分，试图一下子来解释它们已经是一个挑战”。

由该团队开发的模型从只输入了三条关于豪美亚的数据、它的被估计的大小、被估计的质量和它短的四小时的一天开始。

这提供一个这颗矮行星的大小和质量及其它的密度的修正的预测。它还提交了豪美亚的核大小和密度的预测。

用这些信息，诺维埃洛能够来确定这颗矮行星的质量被怎样分布以及这种分布已经怎样影响了它的自旋。从这里研究人员出发模拟数十亿年的豪美亚的演变寻找会造成天文学家今天观察到的矮行星的正确的特征集。

诺维耶洛说，“在戳回时间中之前我们要根本上来了解豪美亚”。

豪美亚家族价值

随行星和其它天体开始来形成早期太阳系的一个描画。  (Image credit: NASA)

研究小组做出婴儿.豪美亚比它目前的与解释它的伊伯带兄弟姐妹的创造更大3%左右这一差异的假设，。

科学家们还假设了这颗年轻的矮行星以不同的速度旋转，而且它的体积比今天的更大。

在他们开发的模型中改变.豪美亚的特征允许了团队来运行几十个模拟，观察诸如增加或减少矮行星的大小多少怎样改变了它的演变。

到达一个提交一个就像天文学家今天观察到的豪美亚一样的模拟的豪美亚一样的模型告诉了团队他们已经击中柯伊伯带矮行星的正确早期特征和目前的演变路径。

诺维耶洛和她的同事的模型解释了在太阳系的早期期间和一个被混沌的条件豪美亚在一个强大的冲击中与另一个天体碰撞了标志的太阳系。

这造成了碎片从年轻的豪美亚破开，但这些碎片没有继续变成豪美亚家族天体。这是因为如此大一个撞击会已经敲碎片进入比豪美亚家族天体占有的更分散的轨道。

德施说包含豪美亚家族的天体很可能会已经在随它的结构正在发展这颗矮行星的存在的后期过程形成。在它的演变的后期密的岩石物质正在下沉到矮行星的中心，而更轻密度的冰正在上升到它的表面。

当你把所有的质量都集中在轴上时它减少惯性矩，如此豪美亚终结在比它今天自旋甚至更快上。这会造成足够快的旋转速度扔掉表面的冰，继续变成豪美亚家族。

这个惯性矩会已经进一步增加，降低矮行星的自旋速率，为一个来自豪美亚融化表面冰的岩石的放射性的结果。这些水被浸泡到矮行星的中心，造成了那里的岩石物质膨胀成一个大但密度更小的粘土核。

该团队的研究成果发表在9月29日的《行星科学杂志》上。