2015 BZ509：木星旁邊的逆行者

科技 10-02

周一 · 最新發現|周二·牧夫專欄

周三·太空探索/周三·天文測試

周四·觀測指南|周五·深空探測

周六·星空的詩|周日·天文周曆

2015 BZ509: 木星旁邊的逆行者

天文學家正在藉助位於亞利桑那州的大型雙筒望遠鏡（LBT）對編號為BZ509的小行星（見圖中箭頭所指）進行觀測，這顆小行星的直徑只有大約3千米，與眾不同之處在於：它的繞日運行軌道和太陽系的其他行星居然反向的！這顆小行星是在PanSTARRS的觀測項目中被發現的。

在我們生活的太陽系中，絕大多數天體都沿著同一個方向運行——如果從地球的北極上空向下俯視的話，這些天體都在逆時針繞著太陽運行。包括它們的自轉大都也是逆時針方向。事實上所有的行星、所有的矮行星以及所有的小行星都在遵循著這一規則。當然凡事都有例外，在目前我們已經發現了的735085顆小行星中，截止到2017年7月7日已經確認有84顆是逆行的。換一種說來便是：它們有著與眾不同的軌道。

為什麼幾乎所有的天體都逆時針繞著太陽運行？道理其實非常淺顯易懂，我們都知道，太陽系最初是由一團塵埃雲構成，所有的塵埃微粒都繞著塵埃雲的中心運行，也就是今天太陽的位置。在它們圍繞塵埃雲重心沿著同一方向旋轉的同時，塵埃慢慢結合在一起變成塊狀並保留原有的運動方向。儘管在太陽系中逆行的天體還並不為人所了解，但是它們確實是太陽系中少有的又特殊的存在。

已知的一些逆行天體包括木星和土星的個別衛星還有海王星冰冷的衛星——海衛一，特別是來自奧爾特雲的彗星，同樣是以逆行的軌道經過我們的附近。最著名的代表就是將於2061年回歸的哈雷彗星。逆行彗星的存在並不僅僅是因為奧爾特雲是由原始太陽系塵埃雲的殘餘物質組成，其保留了形成時期的最初旋轉方向，同時也會受到來自太陽系的潮汐力影響。因此奧爾特雲形成了一個球形的包圍著太陽系的空間，其最遠處距離太陽1.6光年，其中含有相對更多的逆行天體。

2015 BZ509這顆小行星完全有可能是來自奧爾特雲，但是天文學家至今還沒有明確的證據。來自加拿大西安大略大學的Paul Wiegert科研團隊最早在2015年通過觀測項目PanSTARRS發現了這顆小行星並在《自然》上公布了他們的發現。

這一發現在當時就引起了人們的關注，因為這顆新發現的小行星有可能會距離木星非常近。它的運行軌道可能多多少少會和木星有部分的重疊。（見圖1）

圖1 : 分布於拉格朗日點的特洛伊天體和2015 BZ509的運行軌道（藍色）

這顆小行星激起了天文學家們的好奇心，藉助亞利桑那州的大雙筒望遠鏡（LBT）科學家們進一步確定了它更精確的軌道。同時其他的天文學家們也著手開始了各自的觀測，迄今為止對2015 BZ509的觀測已經持續了600多天。

藉助這些大量的觀測數據Paul Wiegert的團隊可以毫無疑問的確認，2015 BZ509擁有一個穩定的逆行軌道並且和木星軌道擁有1：-1的共振。通常所說的1：1共振是指行星和小行星擁有相同的公轉周期。木星的公轉周期是11.86年，2015 BZ509繞日一周則需要11.65年，至於負號所代表的含義，請見圖2的解釋。

圖2 : 2015 BZ509的運行軌道示意圖。上半部分為俯視圖，綠色軌道是地球運行軌道。藍色是所示小行星軌道。下半部分為側視圖，中間線表示木星軌道面。

對於木星而言，它毫無疑問的並不缺少共軌小行星，木星擁有超過6000顆的特洛伊小行星。這些小行星大都分布在木星軌道前方或者後方60度位置上。在這個由太陽、月亮和質量可以被忽略不計的小行星組成的三體系統中，拉格朗日點L4和L5就是特洛伊小行星分布的位置。在這兩個位置上小行星並沒有與木星相撞的危險。

與這些特洛伊小行星相比——在木星之前運行的小行星根據希臘神話中的英雄命名，而後面的小行星們的命名則是來自於特洛伊的英雄們，2015BZ509這個逆行者擁有著一個橢圓形軌道且偏心率達到了e=0.38。木星每隔六年就會和它的軌道相遇一次，也就是每隔公轉周期相遇兩次。那麼問題來了，在木星如此強大的引力作用下，這顆小行星是如何保持自有軌道不變的？根據科學家們的模擬結果，它在現有的軌道上至少已經運行了一百萬年。

答案和它非圓周的軌道有關，而且事實上2015 BZ509從未在距離木星少於1.76億公里的地方出現過，這段距離相當於1.2倍的日地距離。由於它的軌道是偏心的，在它的每次運行周期中都會在木星的軌道內外側各出現一次，每一次相遇，木星巨大的引力每次都將它拉離原有的軌道。這樣一來，每個軌道周期的兩次相遇木星就會把自身重力對小行星的影響抵消掉，同時小行星會繼續保留在原有軌道上。Paul Wiegert小組的科學家預測，2015 BZ509會至少繼續在現有軌道上運行一百萬年。

然而在人們嘗試找出這顆小行星來源的時候，它穩定的軌道卻帶來了一個麻煩。模擬結果模擬了數量龐大的相似小行星，按照它的運行時間反推，人們卻無法得出一個明確的結論。按照模擬結果，如果2015 BZ509來源於奧爾特雲，那麼它應該是一顆冰質的彗星才對。

在它最靠近太陽的時候，彗尾和其他的彗星該有的特徵並沒有被觀測到。然而天文學家推測，也許存在這樣的可能性：這顆潛在的彗星在近日點處之所以沒有出現彗尾，是因為它的遠日點只有日地距離的三倍，這樣的距離還不足以讓它生成彗尾。

現在唯一確定的是：這顆小行星的反射率，三千米的直徑對應0.07的反射率，據此判斷這是非常典型的特洛伊天體。然而2015 BZ509是為何與特洛伊天體有相反方向的軌道以及木星是否還存在更多的逆行小行星，都還有待於天文學家們進一步的研究。

原文載於《Sterne und Weltraum 》2017年第10期

德文翻譯：王坤

校譯：系外行星地瓜君

編排：邱煜欣

配樂：解仁江

責任編輯：解仁江

本賬號系網易新聞?網易號「各有態度」簽約賬號

專欄打賞