祝融型小行星

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该区域由橙色区域表示,与水星金星地球的轨道相比,可能存在祝融星。

祝融型小行星是在水星轨道内的一个动态稳定区内围绕太阳运行的假想小行星种群。它们是以假想行星祝融星命名的,该行星是根据水星轨道的不规则性提出的,但后来发现可以用广义相对论来解释。到目前为止,还没有发现火祝融星,也不清楚是否存在。

如果它们真的存在,但因为它们非常小,而且靠近明亮的太阳,即使是最大的祝融星还是很不容易被探测到。由于它们靠近太阳,只能在黄昏或日食期间进行地面搜索。任何祝融型小行星的直径都必须在大约100米(330英尺)到6千米(3.7英里)之间,并且可能位于太阳和水星之间引力稳定区外缘附近的近似圆形轨道上。这些小行星应该与阿提拉小行星区分开来,后者可能有位于水星轨道内的近日点,但其远日点延伸至金星轨道或地球轨道内。因为它们穿过水星轨道,所以这些天体不属于祝融型小行星。

如果发现这些祝融型小型星,可能会为科学家提供行星形成第一阶段的资料,以及对太阳系早期普遍存在的条件能更深入了解。尽管太阳系中其它引力稳定的区域都被发现含有物体,但在太阳系发展的早期阶段,非引力(如亚尔科夫斯基效应)或行星迁移的影响可能已经耗尽了该区域可能存在的任何小行星。

历史与观察[编辑]

几个世纪以来,人们一直在假设和寻找水星轨道内部的天体。德国天文学家克里斯多福·沙伊纳(英语:Christoph Scheiner)认为他在1611年看到过小天体从太阳前面经过,但后来发现这些天体是太阳黑子[1]。19世纪50年代,于尔班·勒威耶对水星的轨道进行了详细的计算,发现水星的近日点进动英语Apsidal precession与预测值存在微小差异。他推测,水星轨道内一颗小行星或小行星环的引力影响将能解释这种偏差。不久之后,一位名叫埃德蒙德·莱斯卡博英语Edmond Modeste Lescarbault的业馀天文学家声称看到了勒威耶提出的行星太阳。这颗新行星很快被命名为祝融星,但之后再也没有出现过。1915年爱因斯坦广义相对论解释了水星轨道的异常行为。祝融型小行星的名字取自这颗假想的行星[2]。莱斯卡博看到的可能是另一个太阳黑子[3]

日全食提供了一个从地面寻找祝融型小行星的机会。

如果祝融星存在,由于附近太阳的强烈眩光,它们将很难被探测到[4],地面搜索只能在黄昏或日全食期间进行[5]。20世纪初,在日全食期间进行了几次搜索[6],没有发现任何祝融型小行星,而日全食期间的观测仍然是一种常见的搜索方法[7]。传统的望远镜不能用来寻找它们,因为附近的太阳可能会损坏它们的光学系统[8]

1998年,天文学家分析了SOHO卫星的大角度和光谱日冕仪英语Large Angle and Spectrometric Coronagraph仪器的数据;该仪器是一套三个日冕仪。当年1月至5月的数据显示没有任何亮度超过星等7等的祝融型小行星。假设小行星的反照率与水星相似,这对应于大约60千米(37英里)的直径。特别是,根据尺度相对论英语Laurent Nottale的理论预测,在0.18 AU的距离处,大的小行星被排除在外[9]

后来探测祝融型小行星的尝试涉及到将天文设备置于地球大气层的干扰之上,达到天空比黄昏时从地面观测更暗、更清晰的程度[10]。2000年,行星科学家阿兰·斯特恩(英语:Alan Stern)使用U-2间谍飞机对祝融型小行星带进行了调查。这些飞行是于黄昏时分在21,300米(69,900英尺)的高度进行的[11]。2002年,他和B612基金会丹·杜尔达(英语:Dan Durda)在一架F-18战斗机进行了类似的观测。他们以15,000米(49,000英尺)的高度在莫哈维沙漠上空进行了三次飞行,并用机载的西南通用成像系统(SWUIS-A)进行了观测[12]

即使在这些高度,大气仍然存在,可能会干扰对祝融型小行星的搜索。2004年,为了在地球大气层上方安装相机,曾尝试进行一次次轨道太空飞行。1月16日,携带一架名为VulCam强大相机的一枚黑布兰特火箭英语Black Brant (rocket)火箭从新墨西哥州白沙发射[13]。在十分钟的飞行中[4],火箭抵达了274,000米(899,000英尺)的高度[13],并拍摄了超过 50,000 张图像。虽然存在技术问题,但没有一张图像显示祝融型小行星[4]

对美国国家航空暨太空总署的两架日地关系天文台太空船数据的搜索,也未能探测到任何祝融型小行星[14]。是否有直径大于5.7千米(3.5英里)的祝融型小行星值得怀疑[14]

信使号无人太空飞行器拍摄了一些祝融型小行星带外部区域的影像; 然而,因为它的仪器必须始终指向远离太阳的地方以避免损坏,所以它的机会是有限的[15][16]。在2015年撞击水星表面结束任务之前,该太空船始终未能提供有关祝融型小行星的实质性证据。

2021年8月13日,一颗小行星2021 PH27被发现,其近日点位于水星轨道内。它与太阳的最近距离为0.1331天文单位,不到水星近日点0.300799天文单位的一半。这使其最近的位置完全位于假设的祝融型小行星带内。

轨道[编辑]

重要性[编辑]

祝融型小行星,做为一种全新类型的天体,必然会引起兴趣和有它们自己的正当性[17],但无论是否发现它们的存在,都可以对洞察太阳系的形成与演化产生影响。如果它们存在,它们可能包含行星形成早期阶段残留下来的材料[12],并且有助于确定类地行星,特别是水星,形成的条件[17]。特别是,如果祝融型小行星是存在或是曾经存在过,它们将代表只影响到水星的另外一群撞击物[16],使这颗行星的表面显得比它实际的更老。如果发现祝融型小行星不存在,这将使行星的形成受到不同制约[17],并且建议在内太阳系进行其它的过程,像是行星迁徙进行清除这些区域的工作[18]

相关条目[编辑]

注解[编辑]

  1. ^ Drobyshevskii, E. M. Impact Avalanche Ejection of Silicates from Mercury and the Evolution of the Mercury / Venus System. Soviet Astr. 1992, 36 (4): 436–443. Bibcode:1992SvA....36..436D. 
  2. ^ Standage, Tom. The Neptune File. Harmondsworth, Middlesex, England: Allen Lane, The Penguin Press. 2000: 144–149. ISBN 0-7139-9472-X. 
  3. ^ Miller, Ron. Extrasolar Planets. Twenty-First Century Books. 2002: 14. ISBN 978-0-7613-2354-9. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Vulcanoids. The Planetary Society. [2008-12-25]. (原始内容存档于2009-01-08). 
  5. ^ 引用错误:没有为名为Roach的参考文献提供内容
  6. ^ Campbell, W.W.; Trumpler, R. Search for Intramercurial Objects. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 1923, 35 (206): 214. Bibcode:1923PASP...35..214C. S2CID 122872992. doi:10.1086/123310. 
  7. ^ 引用错误:没有为名为VulcFAQ的参考文献提供内容
  8. ^ 引用错误:没有为名为Britt的参考文献提供内容
  9. ^ 引用错误:没有为名为Schumacher的参考文献提供内容
  10. ^ 引用错误:没有为名为Whitehouse的参考文献提供内容
  11. ^ David, Leonard. Astronomers Eye 'Twilight Zone' Search for Vulcanoids. Space.com. 2000 [2008-12-25]. (原始内容存档于July 24, 2008). 
  12. ^ 12.0 12.1 NASA Dryden, Southwest Research Institute Search for Vulcanoids. NASA. 2002-02-20 [2008-12-25]. (原始内容存档于2019-05-03). 
  13. ^ 13.0 13.1 引用错误:没有为名为Alexander的参考文献提供内容
  14. ^ 14.0 14.1 引用错误:没有为名为Steffl2013的参考文献提供内容
  15. ^ Choi, Charles Q. The Enduring Mysteries of Mercury. Space.com. 2008 [2008-12-25]. 
  16. ^ 16.0 16.1 Chapman, C.R.; Merline, W.J., Solomon, S.C., Head, J.W. III, Strom, R.G. First MESSENGER Insights Concerning the Early Cratering History of Mercury (pdf). Workshop on the Early Solar System Impact Bombardment, held November 19-20, 2008 in Houston, Texas (Lunar and Planetary Institute). 2008: 25-26 [2008-12-26]. Bibcode:2008LPICo1439...25C. (原始内容存档 (PDF)于2021-01-18). 
  17. ^ 17.0 17.1 17.2 Campins, H.; Davis, D. R.; Weidenschilling, S. J.; Magee, M. Searching for Vulcanoids. Completing the Inventory of the Solar System, Astronomical Society of the Pacific Conference Proceedings. 1996, 107: 85–96. Bibcode:1996ASPC..107...85C. 
  18. ^ Evans, N. Wyn; Tabachnik, Serge. Possible long-lived asteroid belts in the inner Solar System. Nature. 1999-05, 399 (6731): 41-43 [2022-10-19]. Bibcode:1999Natur.399...41E. ISSN 0028-0836. arXiv:astro-ph/9905067可免费查阅. doi:10.1038/19919. (原始内容存档于2022-10-22) (英语).