类塞德娜天体

类塞德娜天体(sednoid)是近日点超过50 AU,而且轨道半长轴超过150 AU海王星外天体[1][2]。目前知道的只有三颗:塞德娜2012 VP1132015 TG387,这三颗的近日点都超过64 AU[3],但是预测还有更多这样的天体。这些天体存在于太阳系50天文单位外的中空地带,与行星没有显著的交互作用,通常也会将它们归类为独立天体。一些天文学家如斯科特·谢泼德[4],将类塞德娜天体列入内欧特云天体(inner Oort cloud objects,OCOs),然而,本来预估的内欧特云或希尔云距离太阳约2,000天文单位,比这三颗已知类塞德娜天体的远日点还要远好几倍。

第一颗被发现的类塞德娜天体塞德娜

原因未明的轨道

类塞德娜天体的轨道不能以巨行星摄动[5],或是用星系潮汐的交互作用来解释[1]。假若它们是在目前的位置形成,它们的轨道必须是圆的;否则,这些天体不可能进行吸积(较小的物体聚合成较大的),因为微行星之间较大的相对速度会破坏吸积的过程[6]。它们目前的椭圆轨道可以有一些假说解释:

  1. 当太阳还处于疏散星团的时期,这些天体的轨道和近日点被邻近经过的恒星扯离了系中心[7]
  2. 它们的轨道被未知的行星,例如是假设的第九行星扰乱,以至超越了古柏带[8][9]
  3. 它们是太阳从其他处于同一疏散星团的恒星系所捕捉到的天体[5][10]

已知天体

类塞德娜天体[3][11]
序号 名称 直径
(公里)
近日点(AU) 半长轴(AU) 远日点(AU) 日心距离(AU) 近日点参数(°) 发现年份
90377 赛德娜 995 ± 80 76.06 506 936 85.1 311.38 2003
2012 VP113 600 80.50 261.00 441.49 83.65 293.78 2012
541132 2015 TG387[12] 200-600 64.94 1094 2123 77.69 118.17 2015 (--)

这三颗类塞德娜天体,像其他更极端的独立天体一样(半长轴大于150AU,近日点超过海王星轨道的30AU的天体),有相似的方向(近心点幅角)≈0°(338°±38°)。这并非因为观测偏差所造成,而是意料之外的,因为与巨行星的交互作用会产生随机的近心点角(ω)[1],使得塞德娜的进动周期可能为四千万年、六千五百万年或者是一百五十亿年不等[10][1]这表明外太阳系中可能存在一个[1]或更多[13]未被发现的摄动星。一个位于250AU的超级地球可以使这些天体环绕着±60°摆动长达数十亿年。低反照率的超级地球有多种可能的配置,使得在这个距离下使它的视星等低于当前所有巡天检测的极限。现时这个假设的超级地球被称为第九行星。其他更大、更遥远的摄动天体亦会因为太微弱,而无法检测到[1]

现时有27个已知半长轴大于150AU的海王星外天体、其近日点位于海王星以外、近心点幅角为340°±55°、并且有超过一年的观察弧[14]2013 SY99虽拥有接近于50AU的近日点,但并不视其为类塞德娜天体的一员。

2015年11月10日,V774104被发现,为第三颗类塞德娜天体的候选者,但是它的观察弧短至只有两周,故而无从得知其近日点是否受到海王星的影响[15]

2018年10月1日,2015 TG387宣布被发现,半长轴为1094 AU,远日点则达到2123 AU,比塞德娜更远。

类塞德娜天体可能构成一个合适的动态类别,但它们可能具有不同的起源;因为(474640) 2004 VN1122013 RF982012 VP1132002 GB32以及2003 HB57的光谱斜率和赛德娜的非常不同。[16]

理论的族群

现时有多个假定机制解释塞德娜的极端轨道,而每个机制都会在任何更广泛的族群结构和动态上留下明显的标记。如果存在着一颗海王星外行星,则所有天体的近日点将会大致相同(≈80AU)。假若塞德娜是从另一个行星系统所捕获,而该行星系统与太阳系的旋转方向相同,那么族群内所有天体都会以相对较低的倾斜度运行,并且半长轴的范围为100-500 AU。如果行星系统以相反的方向旋转,那么使会形成两个族群,一个倾斜度较低,另一个倾斜度较高。若有邻近经过恒星的扰动,天体会产生不同的近日点和倾角,每个都取决于相遇的数量和角度[17]

因此,获取更多此类对象的样本将有助确定最有可能的情况[18]米高·布朗于2006年说道:「我称塞德娜为太阳系最早期的化石记录。终究而言,当发现到其他化石记录时,塞德娜可以帮助告诉我们太阳是如何形成的,以及它在形成时接近太阳的恒星数量[19]。」布朗、拉比诺维茨和舒瓦布在2007至2008年期间进行了一项巡天调查,试图寻找塞德娜假定族群的另一个天体,尽管这项调查对于在1,000AU内的天体移动十分敏感,又发现到候选矮行星2007 OR10,但始终没有发现新的类塞德娜天体[18]。结合新数据的后续仿真表明,该区域可能存在着大约40个约有塞德娜大小的天体,其中最亮的可以达到阋神星绝对星等水平(-1.0)[18]

在发现了2015 TG387后,谢泼德等人作出结论:它意味着大约有200万个内奥尔特云的天体超过40公里,总质量为1×1022 公斤(是小行星带质量的数倍)。

参考数据

  1. Trujillo, Chadwick A.; Sheppard, Scott S. (PDF). Nature. 2014, 507 (7493): 471–474 [2016-06-29]. Bibcode:2014Natur.507..471T. doi:10.1038/nature13156. (原始内容 (PDF)存档于2014-12-16).
  2. Sheppard, Scott S. . Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science. [2014-04-17]. (原始内容存档于2015-03-25).
  3. . JPL Solar System Dynamics. [2014-10-15]. (原始内容存档于2016-03-05).
  4. Sheppard, Scott S. . Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science. [2014-04-17]. (原始内容存档于2014-03-30).
  5. Brown, Michael E.; Trujillo, Chadwick A.; Rabinowitz, David L. (PDF). Astrophysical Journal. 2004, 617 (1): 645–649 [2008-04-02]. Bibcode:2004ApJ...617..645B. arXiv:astro-ph/0404456可免费查阅. doi:10.1086/422095. (原始内容 (PDF)存档于2006-06-27).
  6. Sheppard, Scott S.; Jewitt, David. (PDF). Frank N. Bash Symposium. University of Texas at Austin. 2005 [2008-03-25]. (原始内容 (PDF)存档于2009年8月4日).
  7. Morbidelli, Alessandro; Levison, Harold. . Astronomical Journal. 2004, 128 (5): 2564–2576. Bibcode:2004AJ....128.2564M. arXiv:astro-ph/0403358可免费查阅. doi:10.1086/424617.
  8. Gomes, Rodney S.; Matese, John J.; Lissauer, Jack J. . Icarus. 2006, 184 (2): 589–601. Bibcode:2006Icar..184..589G. doi:10.1016/j.icarus.2006.05.026.
  9. Lykawka, Patryk S.; Mukai, Tadashi. (PDF). Astronomical Journal. 2008, 135: 1161–1200 [2016-06-29]. Bibcode:2008AJ....135.1161L. arXiv:0712.2198可免费查阅. doi:10.1088/0004-6256/135/4/1161. (原始内容存档 (PDF)于2019-09-16).
  10. Jílková, Lucie; Portegies Zwart, Simon; Pijloo, Tjibaria; Hammer, Michael. . MNRAS. 2015. Bibcode:2015MNRAS.453.3157J. arXiv:1506.03105可免费查阅. doi:10.1093/mnras/stv1803.
  11. . Minor Planet Center. [2018-10-01]. (原始内容存档于2019-02-18).
  12. Sheppard, Scott; Trujillo, Chadwick; Tholen, David; Kaib, Nathan. . 2004. Bibcode:2004ApJ...617..645B. arXiv:1810.00013可免费查阅.
  13. de la Fuente Marcos, Carlos; de la Fuente Marcos, Raúl. . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 1 September 2014, 443 (1): L59–L63 [2016-06-29]. Bibcode:2014MNRAS.443L..59D. arXiv:1406.0715可免费查阅. doi:10.1093/mnrasl/slu084. (原始内容存档于2015-07-29).
  14. . JPL Solar System Dynamics. [2016-02-08]. (原始内容存档于2016-10-09).
  15. Witze, Alexandra. . Nature News. 2015-11-10 [2016-06-29]. doi:10.1038/nature.2015.18770. (原始内容存档于2021-02-09).
  16. de León, Julia; de la Fuente Marcos, Carlos; de la Fuente Marcos, Raúl. . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. May 2017, 467 (1): L66–L70 [2018-10-05]. Bibcode:2017MNRAS.467L..66D. arXiv:1701.02534可免费查阅. doi:10.1093/mnrasl/slx003. (原始内容存档于2017-02-12).
  17. Schwamb, Megan E. (PDF). Caltech. 2007 [2010-08-06]. (原始内容 (PDF)存档于2013-05-12).
  18. Schwamb, Megan E.; Brown, Michael E.; Rabinowitz, David L. . The Astrophysical Journal Letters. 2009, 694 (1): L45–L48. Bibcode:2009ApJ...694L..45S. arXiv:0901.4173可免费查阅. doi:10.1088/0004-637X/694/1/L45.
  19. Fussman, Cal. . Discover. 2006 [2010-05-22]. (原始内容存档于16 June 2010).

外部链接

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