木星不再是太阳系“卫星之王” 20颗土星卫星被发现

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不久前,天文学家发现20颗此前未知的土星卫星,让这颗气态巨行星的卫星数量增至82颗。随着这些新卫星的发现,木星(79颗卫星)被赶下太阳系“卫星之王”宝座。所有20颗新卫星的个头都很小,直径在5公里左右,其中17颗沿着逆行轨道运行,环绕土星一周需要三年时间。通过研究这些卫星,天文学家能够进一步了解土星系统的形成和演化。

20颗新发现的土星卫星轨道

10月7日,国际天文联合会的小行星中心宣布了这一发现。除了谢泼德,加州大学洛杉矶分校的大卫·杰维特和夏威夷大学的简·克莱纳也是发现者之一。他们借助夏威夷莫纳克亚山的8.2米口径昴星团望远镜发现了这些卫星的踪迹。

所有新发现的卫星都属于土星外围卫星群。依照环绕土星轨道的倾斜角度,这个家族被分为三类——因纽特群、北欧群和高卢群,以这三个文化的神话人物名字命名。新发现的顺行卫星中,两颗属于因纽特群,轨道倾角为46度。

“卡西尼”号飞船2008年10月20日拍摄的土卫五“利亚”。“利亚”是土星的第二大卫星,直径1528公里

此次发现的逆行卫星是北欧群的一部分。在所有新卫星中,这两颗顺行卫星距土星最近,环绕土星一周大约需要两年时间。其它卫星——包括两颗逆行卫星和一颗顺行卫星——则离土星较远,需要三年多时间才能环绕土星一周。

另一颗顺行卫星的轨道倾角接近36度,与高卢群的其它卫星类似。有趣的是,两颗新发现的因纽特群卫星据信是一颗大卫星分裂的产物。通过研究这些卫星以及其它此前未知的卫星,天文学家能够进一步了解土星系统的形成和演化。

土星的卫星家族,其中包括土卫一“米玛斯”、土卫二“恩克多拉斯”、土卫三“忒堤斯”、土卫四“狄俄涅”、土卫五“利亚”、土卫六“泰坦”、土卫七“许珀里翁”和土卫八“伊阿珀托斯”

谢泼德在卡内基科学研究所的一份新闻稿中指出:“研究这些卫星的轨道能够揭示它们的起源,同时获取相关信息,了解它们形成时土星周围的环境。木星周围也发现这种类型的外围卫星,说明土卫之间或卫星与外部天体——例如经过的小行星或彗星——曾发生过剧烈碰撞。”

新发现的逆行卫星的轨道倾角与此前已知的逆行卫星类似,说明它们可能也是一颗大卫星的碎片。不过,其中一颗新发现的顺行卫星的轨道与土星之间的距离远远超过此前已知的顺行卫星。这意味着这颗卫星可能与它们没有关系,也有可能这颗卫星随着时间推移被土星越推越远。

2008年3月24日拍摄的一幅彩色照片,土卫六“泰坦”出现在土卫三“忒堤斯”后方。土卫六的直径达到5150公里,土卫三的直径为1071公里

这符合普遍接受的有关数十亿年前太阳系如何形成的理论,也就是所谓的“星云假说”。根据这一假说,太阳脱胎于星云的气体和尘埃。在太阳诞生后不久,剩余星云物质坠落一个盘。这个盘不断积聚物质,最终孕育了行星。土卫的诞生也经历了一个类似的过程。形成过程中,土星可能被一个气体和尘埃环环绕。随着时间的推移,盘内形成了卫星。

如果某些新发现的卫星曾是一颗大卫星的一部分并且当时存在大量气体和尘埃,它们会与这颗卫星的碎片发生大量摩擦和碰撞。这会导致新形成的卫星旋入土星大气层,最终消失踪影。谢泼德表示:“这些新发现的卫星在母卫星分裂后仍继续环绕土星运行,说明这种碰撞发生在行星基本上已经形成之后,盘不再是一个因素。”

土卫十六“普罗米修斯”,摄于2008年8月27日。土卫十六的引力拖拽改变了F环的形状。这颗卫星的最大宽度接近86公里
谢泼德和他的团队致力于在太阳系外侧搜寻卫星,新发现的20颗土星卫星是他们取得的最新战果。2018年,谢泼德发现了12颗环绕木星的新卫星,让木星的卫星总数增至79颗。他说:“借助世界上的一些最大望远镜,我们得以在这些巨行星周围发现新的小卫星。它们能够扮演至关重要的角色,帮助我们确定太阳系内的行星如何形成和演化。”

土卫十“雅努斯”和土卫十六“普罗米修斯”

卡内基科学研究所随后举行了一场在线竞赛,为其中5颗新木卫征集名称。最终,这5颗卫星被命名为:潘迪亚(Pandia),满月女神,宙斯和月亮女神塞勒涅的女儿;厄莎(Ersa),露水女神,潘迪亚的妹妹;伊蕾妮(Eirene),和平女神,宙斯和忒弥斯(法律、正义和秩序的化身)的女儿;菲洛菲若斯西涅(Philophrosyne),亲切和善良女神,宙斯的孙女;欧斐墨(Eupheme),赞美和吉祥女神,菲洛菲若斯西涅的姐妹。

土卫三“特提斯”,2012年4月14日拍摄,15日传到地球。拍摄时,飞船距土卫三185公里

现在,卡内基研究所的另一场在线竞赛正在进行当中,为5颗新发现的土星卫星征集名称。谢泼德等人的努力帮助科学家加深对太阳系外侧行星形成过程的认知。征名大赛的成功有助于提高公众对现代天文学的关注。现在,普通民众参与科学探索的热情空前高涨。

谢泼德表示:“很多公众参与木星卫星征名大赛,热情之高让我倍感惊讶。为此,我们决定举行另一场大赛,为新发现的土星卫星征集名称。这一次,土星卫星必须以北欧、高卢或者因纽特神话人物的名字命名。”木星可能还有其它卫星等待我们去发现。即使卫星数量不及土星,但在辐射环境的恶劣程度方面,土星始终无法与木星相提并论。

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