全球最大数码相机捕捉到冥王星外的新世界

薇拉·鲁宾天文台在旧数据中发现一颗直径约600至1500公里的冰质天体候选矮行星,距太阳约46个天文单位,靠软件在密集星场中找出了这颗缓慢移动的暗点。

上周,太阳系边缘又多了一个值得关注的名字:一颗可能存在的冰质天体,藏在密集的星场背景中,被智利薇拉·C·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)的早期观测数据捕捉到。

这颗天体获得临时编号 2026 ED138,体积足以被列为矮行星候选者。

ED138 graphic
NSF–DOE 薇拉·C·鲁宾天文台拍摄的图像拼接,显示新发现的矮行星候选体 2026 ED138。图片来源:NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory/NOIRLab/SLAC/AURA/R. Proctor

一颗“德州大小”的冰球

据估算,这颗由冰和岩石组成的天体直径在 600 至 1500 公里之间,面积大致相当于美国德克萨斯州。对熟悉 90 年代好莱坞电影的人来说,它的大小和 1998 年大片《绝世天劫》中布鲁斯·威利斯一行奉命去炸掉的那颗小行星差不多。

好在 ED138 目前距太阳约相当于地球到太阳距离的 46 倍,而冥王星的平均距离约为 40 倍。暂时不需要派一支受过太空训练的钻探队去执行单程任务。

尽管隔着如此遥远的距离,一颗州级大小的冰质天体此前一直没被发现,仍然有些出人意料。

它的“隐身”有充分的理由:ED138 的轨道似乎接近银河系盘面,那里数百万颗背景恒星让寻找微弱移动光点的难度陡增。要辨认出一个几乎不动的小点,需要能够把鲁宾天文台海量探测记录中零散观测串联起来的软件。

软件从档案里挖出来的发现

本月早些时候,哈佛-史密森天体物理中心的马修·霍尔曼(Matthew Holman)用他与同事凯文·纳皮尔(Kevin Napier)共同开发的代码处理鲁宾的存档数据时,一个信号浮现出来。考虑到它的距离,其亮度立刻暗示这是一个异常巨大的目标。

“我的第一反应是兴奋的不敢相信。”霍尔曼说。

随后,华盛顿大学天文学家马里奥·尤里奇(Mario Jurić)在鲁宾的记录中又找出了约 20 次观测,进一步支持矮行星的可能性。对更早期巡天图像的搜索把它的观测历史推回到 2016 年,让天文学家拥有大约十年的数据来重建其最可能的轨道。

这一发现于本周正式公布,所用观测数据来自鲁宾天文台仍在为主巡天做准备的阶段。

“看到”与“看清”之间还有距离

然而,发现遥远天体的踪迹,与真正看清它,是完全不同的两件事。一个表面明亮的小天体,反射的光可能与一个更大但更暗的天体相当,因此它反射的阳光留出了很大的解释空间。

在研究人员能以一定置信度确定其反射率之前,这颗候选天体的直径只能算粗略估计。更长波长的观测可以测量天体自身发出的热辐射,而不只是它反射的阳光,从而帮助消除这种不确定性。

尺寸很关键。按照国际天文联合会的定义,矮行星必须绕太阳运行,质量足以让引力把它拉成接近球形,并且未能清空其轨道附近区域。它也不能是卫星——抱歉了,月球,我们依然爱你。

如果 ED138 的尺寸落在估计范围内,它有不小的机会接近球形,因此是一个有希望的候选者。一旦确认,它将获得一个比 ED138 更响亮的名字,并与冥王星、阋神星、妊神星、鸟神星和谷神星并列。

鲁宾天文台的一次实力展示

无论最终如何分类,这次发现都切实展示了鲁宾天文台的设计目标。

这座天文台位于智利塞罗帕琼山,配备 8.4 米望远镜和 3.2 亿像素相机——有史以来建造的最大的数码相机。在为期十年的“空间与时间遗产巡天”(LSST)中,鲁宾将反复拍摄南半球天空的高细节快照,每隔几晚就尽可能覆盖更大的天区。

其结果实质上是一部宇宙电影:这份记录让研究人员能够区分位置或亮度发生变化的天体与看似静止的背景。新的小行星、隐藏的彗星、偶发的爆发恒星都可能出现在这张延时地图中,为从暗物质的牵引到太阳系历史等问题提供线索。

ED138 的轨道已经暗示了一些行星层面的“折腾”:它的轨道相对太阳系平面倾斜约 25 度,说明它可能与海王星这类大质量天体发生过引力交会,从而被踢离了原有路径。

在有人开始写“X 行星找到了”的标题之前,需要说明:ED138 太小、也太近,不符合现代第九行星假说。它估计的直径和距离与那个为解释部分遥远天体轨道异常聚集而提出的“重量级选手”完全不在一个量级。

ED138 或许不符合失踪巨行星的设定,但这样的罕见发现依然值得庆祝。哪怕我们的行星家族早已塞不进一张教室海报。

来源:Rubin Observatory

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