海王星的卫星正在跳“躲避之舞”

据最新的研究,海王星最内侧的两颗卫星奇怪的轨道前所未见。

行星轨道动力学专家称这是一场由小卫星Naiad和Thalassa上演的“躲避之舞”,这两颗行星是真正的伙伴,轨道距离仅1,850公里(最短路径计算),Naiad的轨道倾斜,每次经过速度较慢的Thalassa时,两者距离几乎永恒不变,约3,540公里。

将其中一颗卫星轨道固定,另一颗会极有规律的运动。

在该永恒的舞蹈,Naiad每7小时绕冰巨星旋转一次,外侧的Thalassa则需7个半小时。一个坐在Thalassa上的观察者会看到,Naiad以“以”字形变化的轨道从上面经过两次,然后从下面经过两次,这种模式永不间断,每4圈一个循环。

研究人员说,尽管这种轨道模式看起来很奇怪,但就是如此才能保持稳定。这种重复模式称为共振,行星、卫星和小行星可跳出不同类型的“舞蹈”,但这次天文学家从未见过。远离太阳的引力范围边缘,太阳系外侧的巨大行星是引力的主要来源,通常拥有十几到几十颗卫星,其中一些是在行星旁边形成,有些则是后来被捕获,然后锁定在母行星的轨道,有些卫星轨道与行星自转方向相反。

海王星有14个确认的卫星,最远的是Neso,轨道​​呈椭圆形,距离海王星近4,600万英里(约7,400万公里),要27年才能绕海王星一圈。而Naiad和Thalassa都很小,形状像胶囊,直径只有约60英里(约100公里),是海王星7颗内侧卫星其中两颗,这个系统交织着微弱的光环。它们是怎么走到一起的,科学家认为,最初卫星系统是在海王星捕获巨大的卫星Triton时被破坏,这些内部卫星和环是残留碎片形成。

Brozovic和同事通过分析哈勃太空望远镜的观测结果,发现这不寻常的轨道模式,她说:“我们怀疑,是由于Triton与海王星其他内侧卫星相互作用,才使Naiad进入倾斜的轨道,直到后来,轨道倾斜后,Naiad才与Thalassa产生这种不寻常的共鸣。”这项工作也为海王星内侧卫星的组成提供第一个线索,研究人员利用观测结果来计算它们的质量及密度,发现密度接近水冰。

论文共同作者Mark Showalter说:“Naiad和Thalassa可能在这种结构中锁在一起很长久了,因为这使它们的轨道更稳定。”