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鳥神星

鳥神星（英語：Makemake，發音為：/ˌmɑːkiːˈmɑːkiː/[6]或/ˌmɑːkeɪˈmɑːkeɪ/[7][8]），正式名稱為 (136472) Makemake（符號：🝼[9]），是太陽系內已知的第四大矮行星，亦是傳統凱伯帶天體中最大的兩顆之一。[a]鳥神星的直徑大約是冥王星的四分之三。[10]鳥神星有一顆衛星。鳥神星的平均溫度極低（約40 K（−230 °C）），這意味着它的表面覆蓋着甲烷與乙烷，並可能還存在固態氮。[11]

鳥神星 🝼
哈勃望遠鏡拍攝到的鳥神星和其衛星
發現
發現者米高·E·布朗、
查德·處基羅、
大衛·拉比諾維茨
發現日期2005年3月31日
編號
MPC編號(136472) Makemake
其它名稱2005 FY9
小行星分類矮行星、類冥矮行星、外海王星天體（QB1天體）[1]
形容詞Makemakean
軌道參數[2][3]
曆元 1955年1月28日（JD 2 435 135.5）
遠日點7 939.7 Gm（53.074 AU）
近日點5 760.8 Gm（38.509 AU）
半長軸6 850.3 Gm（45.791 AU）
離心率0.159
軌道週期113 183 d（309.88 a）
平均軌道速度4.419 km/s
平近點角15°
軌道傾角29.00685°
升交點黃經79.382°
近日點參數298.41°
物理特徵
大小1300－1900 km
平均半徑 km[4]
表面積～7 000 000 km²
體積～1.8 × 109 km³
質量～4 × 1021 kg
平均密度～2 g/cm³（假定）
表面重力～0.47 m/s²
～0.84 km/s
恆星週期22.8266 ± 0.0001 h
轉軸傾角( 未知 )
反照率（幾何）[4]
溫度30－35 K [c]（假定反照率不變）
視星等16.7（沖）[5]
絕對星等(H)-0.48[3]

最初被稱為2005 FY9的鳥神星（後來被編號為136472），是由米高·E·布朗領導的團隊在2005年3月31日發現的；2005年7月29日，他們公佈了該次發現。2008年6月11日，國際天文聯合會將鳥神星列入類冥矮行星的候選者名單內。類冥矮行星是海王星軌道外的矮行星的專屬分類，當時只有冥王星和鬩神星屬於這個分類。2008年7月，鳥神星正式被列為類冥矮行星。[12][13][14][15]

發現

米高·布朗領導的團隊在2005年3月31日發現了鳥神星，[3]並在2005年7月19日將此發現與鬩神星的發現一同公佈，但比妊神星的公佈晚了兩天。[16]

雖然鳥神星的相對亮度較高（約有冥王星的五分之一亮），[b]但人們長久以來都沒有發現它，而事實上連許多更暗的凱伯帶天體都已被發現了。這是因為多數搜尋小行星的活動都是緊鄰着黃道（從地球上觀察，太陽、月球和眾多行星所處的平面）進行的，畢竟在黃道附近發現小行星的幾率最高。因此，在早期的觀測中，人們並沒有發現鳥神星，這大概得歸咎於它的高軌道傾角，以及它被發現時的位置：當時它正位於北天后髮座，處於離黃道最遠的地方。[5]

1930年前後，在克萊德·湯博對外海王星星體的搜尋中，除冥王星外，鳥神星是唯一一顆其亮度足以讓湯博觀測到的矮行星。[17]在湯博觀測的那段時間裏，鳥神星距黃道只有幾度，靠近金牛座和御夫座的交界處，[d]視星等約為16.0等。[5]很不幸的是，這一位置也相當靠近銀河，湯博幾乎不可能從密佈恆星的背景中找出鳥神星來。發現冥王星後，湯博在多年裏仍在孜孜不倦地搜尋行星，[18]但他終未發現鳥神星或任何其他的外海王星天體。

命名

在鳥神星的發現被公之於眾時，它曾使用過2005 FY9的暫定名稱。而在此之前，發現的團隊還曾使用「復活兔」作為該天體的代稱，因為它是在復活節過後不久被發現的。[6]

2008年7月，為了與國際天文聯合會（IAU）對傳統凱伯帶天體命名的規則相一致，2005 FY9被以創造之神馬奇馬奇的名字來命名。馬奇馬奇是復活節島拉帕努伊族原住民神話中的人類創造者與生殖之神，[12]選擇這一名稱的部份原因是要保留該天體同復活節之間的關聯。[6]

軌道與分類

 
鳥神星軌道（藍色）、妊神星軌道（綠色）、冥王星軌道（紅色）以及黃道（灰色）。近日點（q）[3]與遠日點（Q）旁標註有經過日期。圖中各天體均處於2006年4月的位置，並表現出了相對大小和不同的反照率及顏色。

截至2009年，鳥神星距離太陽52天文單位（7.78×109公里）；[5]幾乎是在它軌道上離太陽最遠的地方。[11]鳥神星的軌道與妊神星非常相似：高達29°的軌道傾角和約0.16的中度離心率。[19]然而，鳥神星的軌道在半長軸與近日點處都要離太陽稍微遠一些。它的軌道週期大約是310年，[2]比冥王星的248年與妊神星的283年都要長。鳥神星與妊神星現在的位置都遠離黃道——角距大約為29°。鳥神星將在2033年經過遠日點，[5]而妊神星已在1992年初經過遠日點。[20]

鳥神星在分類上屬於傳統的凱伯帶天體，[1][a]意即它的軌道因遠離海王星而能長期保持穩定。[21][22]不同於會穿越海王星軌道的冥族小天體，傳統凱伯帶天體已經擺脫了海王星的軌道擾動；這是因為冥族小天體與海王星之間存在2:3的軌道共振，而傳統天體在近日點處都比海王星遠離太陽。[21]傳統凱伯帶天體的相對離心率較低（e低於0.2），因此像行星一樣的繞着太陽運轉。然而，鳥神星在此一族群中仍稱得上是一名「另類」，因為它相較於其他傳統凱伯帶天體有着較大的軌道傾角。[23] 鳥神星與海王星之間可能存在着11:6的軌道共振，但需進一步的天文觀測資料來加以驗證。[24]

2006年8月24日，國際天文聯合會（IAU）公佈了對行星的新定義，其中將環繞太陽運行的天體明確地分為三類：「太陽系小天體」的質量小到不足以依靠自身引力形成球形表面；「矮行星」雖有足夠質量以形成球形，但仍不能清除其軌道上相似大小的天體；「行星」則不僅有足夠質量形成球形，且能清除其軌道上相似大小的天體。[25]在此分類下，冥王星、鬩神星和穀神星被重新分類為矮行星。[25]

2008年6月11日，在原有行星分類的基礎上，為了專門給海王星軌道外發現的矮行星進行分類，IAU進一步增加了類冥矮行星這一矮行星子分類。鬩神星和冥王星屬之，但穀神星卻不是。一顆未知是否達到流體靜力學平衡的天體，如要能被IAU歸類為類冥矮行星，則必須具有較高的亮度，其絕對星等必須小於或等於+1，[26]這意味着只有鳥神星與妊神星可能符合這個資格。[27]2008年7月11日，IAU/USGS的行星命名工作小組將鳥神星列入類冥矮行星，使它成為官方認定的矮行星，也是繼冥王星和鬩神星之後的第三顆類冥矮行星。[12][15]

物理特徵

亮度、大小和自轉

 
天文愛好者拍攝的鳥神星（箭頭所指）。上方的螺旋星系是位於后髮座的IC 3587
 
哈勃太空望遠鏡拍攝的鳥神星與其衛星（箭頭所指）

目前，鳥神星是繼冥王星之後第二亮的凱伯帶天體，[17]在3月於后髮座衝的時候視星等約為16.7等。[5]這種亮度使用一門業餘的高階望遠鏡就可以觀測到。鳥神星的反照率高達80%左右，由此估計其表面溫度約為30 K。[c][4]鳥神星的精確大小還不是十分清楚，但依據史匹哲太空望遠鏡的紅外觀測數據以及與冥王星相似的光譜，可得出的直徑估計值約為1,500+400
−200 km。[4]這個數值比妊神星略大，使鳥神星成為繼鬩神星和冥王星後的已知第三大外海王星天體。[19]鳥神星現在已成為太陽系的第四顆矮行星，因為它在可見光波段的絕對星等已達-0.48等；[3]這實際上確保了它擁有足夠大的質量來達到流體靜力學平衡並成為橢球體。[12]

鳥神星的自轉週期估計為22.83小時，對於矮行星來說，這個自轉週期相對較長。[28]這其中有兩種可能的原因：其一是鳥神星寒冷的大氣將各處地表塑造得極為相似，其二是鳥神星可能是以極地對着地球的。如果是後一種情況，那麼可以預料，鳥神星的地貌將極不對稱：當前可見的夏季半球要比冬季半球穩定得多。[29]

 地球月球冥衛一CharonNixNixKerberosKerberosStyxStyxHydraHydraPlutoPlutoDysnomiaDysnomiaErisErisNamakaNamakaHi'iakaHi'iakaHaumeaHaumeaMakemakeMakemakeMK2MK2XiangliuXiangliuGonggongGonggongWeywotWeywotQuaoarQuaoarSednaSednaVanthVanthOrcusOrcusActaeaActaeaSalaciaSalacia2002 MS42002 MS4File:10 Largest Trans-Neptunian objects (TNOS).png
藝術化比較的冥王星、鬩神星、鳥神星、 妊神星、共工(2007 OR10)、賽德娜、創神星、亡神星、2002 MS4、 小行星120347

光譜

在2006年寫給《天文和天文物理》期刊的快報中，利坎德羅（Licandro）等人報告了對鳥神星可見光與近紅外光譜的觀測結果。他們使用了威廉·赫歇耳望遠鏡與伽利略望遠鏡（英語：Telescopio Nazionale Galileo）進行了觀測，得出了鳥神星地表類似於冥王星的結論。[30]類似於冥王星，鳥神星在可見光譜中呈現紅色，但要遠淺於鬩神星地表的紅色（參見外海王星天體的顏色比較）。[30]近紅外光譜顯示有甲烷（CH4）吸收頻帶的存在。此前亦在冥王星與鬩神星上觀測到有甲烷存在，但後兩者的光譜特徵要明顯弱於鳥神星。[30]

光譜分析顯示，鳥神星表面存在有直徑大於一公分的大顆粒甲烷晶體。[11]除此之外，鳥神星表面還可能存在着大量的乙烷與托林物質，這些物質極有可能是甲烷受太陽輻射後光解的產物。[11]托林物質可能是鳥神星可見光譜呈紅色的原因。儘管有證據表明，鳥神星表面存在着可能與其他冰質混合的氮冰，但它卻沒有達到冥王星與海衛一外殼含氮98%的水平。其中的原因，可能是氮物質在太陽系早期因不明原因被消耗了。[11][29][31]

大氣

甲烷與可能存在的氮意味着鳥神星上可以短暫地存在大氣，這一現象與冥王星靠近其近日點時相似。[30]如果鳥神星存在氮物質，那麼氮氣將成為鳥神星大氣中的主要物質。[11]大氣的存在也為氮的流失提供一種合理解釋：由於鳥神星的引力弱於冥王星、鬩神星與海衛一，鳥神星可能會因為大氣逃逸作用（英語：atmospheric escape）而損失大量的氮；而甲烷雖輕於氮，但在鳥神星表面處於常溫（30－35 K）時，[c]甲烷的蒸汽壓卻會明顯低於氮氣，這會抑制甲烷的逃逸；此過程的結果便是讓甲烷的相對含量不斷升高。

最新研究發現，鳥神星上沒有大氣。安達魯西亞天體物理學研究所的約瑟-奧爾蒂斯博士表示：「鳥神星在一顆恆星前經過時把它擋住，於是看上去這顆紅星就好像一下子消失了，然後又非常突然地出現，而不是逐漸消失然後漸漸變亮。這意味着這顆矮行星沒有明顯的大氣。鳥神星被認為有一個很好的機會進化出大氣來。從我們對精選出來的冰冷矮行星所進行的研究來看，第一次了解鳥神星的特性是非常重要的一步。」

衛星

 
哈勃望遠鏡拍攝到的鳥神星和其衛星（箭頭所指）

在發現之初，研究人員未能發現鳥神星的衛星。[17]但同時其他較大的外海王星天體都至少擁有一顆衛星：鬩神星有一顆，妊神星有兩顆，而冥王星更有五顆。預測大約有10%－20%的外海王星天體有一顆或更多的衛星。[17]由於衛星能為質量測定提供一種簡單的方法，缺少衛星會令人們更加難以測定鳥神星的準確質量。[17]

2016年4月26日，美國研究人員宣佈發現鳥神星的唯一衛星S/2015 (136472) 1。2015年4月，研究人員用哈勃望遠鏡第三代廣域照相機觀測到鳥神星附近有一亮點，經過數據分析之後，在2016年正式宣佈這一發現。[32]距離鳥神星約13,000英里（21,000公里），估計直徑為100英里（160公里），其軌道形狀尚不明確，亮度約為鳥神星的1/1300，形成原因仍有待進一步研究。[33]這一發現證實鳥神星與冥王星的相似度高於之前的預期，研究人員可以因此了解鳥神星的密度等更多細節。[34]

註釋

  1. ^ 天文學家邁克·布朗、大衛·朱伊特與馬克·布伊（英語：Marc Buie）將鳥神星歸類為近離散天體，但小行星中心則將鳥神星分類為主凱伯帶天體．[11][35][2][36]
  2. ^ 鳥神星在沖時的視星等為16.7等，而冥王星為15等．[28]
  3. ^ 據小行星中心在線的小行星星曆服務（Minor Planet Ephemeris Service）：1930年3月1日: RA: 05h51m, Dec: +29.0．

參考文獻

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外部連結

 
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