活躍的雙小行星

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主小行星帶的小行星 288P/300163 在許多方面看起來都不同尋常。它是目前只有20個成員的活躍小行星中的一員。另外，它是由兩個獨立的個體組成的，它們圍繞著它們的重心旋轉。

2006年，亞利桑那州基特峰的1.8米望遠鏡拍攝發現了小行星288P/300163。五年之後的夏天，天文學家使用Pan-STARRS1再次觀測288P/300163時，288P/300163通過近日點附近並形成了類似彗尾的結構。

至少有間歇性塵埃活動的小行星被稱為活動小行星。在活動小行星中，這種塵埃活動會在近日點附近反覆的發生並且持續數周至數月。這可能是因為近地表的冰層在近日點受到太陽的輻射而升華。它們就像外太陽系的冰彗星一樣，天文學家們稱之為主帶彗星。因為火星和木星之間較高的溫度，在那裡的有固定軌道的小行星表面不應該存在冰。在太陽系內，冰可能來自太陽系起源的時期，例如冰的衝擊釋放或者物質的滑動。

在近日點的活動

在288P/300163被確定為活動小行星之後，接下來研究者們用不同的望遠鏡進行了進一步的觀測，其中美國德國小組使用了哈勃望遠鏡參與了觀測。在2011年12月哈勃望遠鏡拍攝的影像中，我們注意到了另一個特別的地方：在第一張影像中目標只是一個模糊的點源，但是在一周後圖像中的點源逐漸拉長。在排除了幾個可能的原因之後，研究者們得出了這樣的結論：這個變形可能表明小行星288P/300163是一個雙小行星。

直到2016年，當288P/300163再次接近地球，才能用哈勃望遠鏡來驗證這個假設。2016年9月11日，288P/300163以1.45天文單位經過近地點。在2016年11月8日，距離太陽最近，距離只有2.44天文單位。

研究者們在2016年8月22日——2017年1月30日期間對288P/300163一共進行了十二次觀測。拍攝到的影像中的中部區域的形狀隨著時間而變化。兩個幾乎完全分離的點源與看起來單個的點源交替出現（見圖）。對此的解釋是：它們是圍繞著同一個重心旋轉的兩個物體。當它們與我們處在一條直線上時，在我們看來就只有一個點源。而當它們之間的連線垂直與我們的視線時，哈勃望遠鏡就能看到兩個分離的天體。我們可以觀察到的最大角距離十0.064角秒，在哈勃望遠鏡的廣域相機3上大約是1.5個像素。這說明兩個物體之間的距離大約有70km。所得的影像還顯示，288P在到達近日點最遲三個月之前再次活動，這個觀察結果與水冰升華是其活動原因的猜想相符合。288P的兩個天體的光度幾乎相同，因此我們認為其大小也幾乎相同。

在2006年發現的小行星288P/300163由兩個天體組成。2016年，由哈勃空間望遠鏡觀測到的288P顯示出了其類似彗星的活動和它的兩個部分的運動。這些圖像是在它們最接近地球時拍攝的，在高解析度的哈勃空間望遠鏡的幫助下能獲得最清晰的影像。

GIF

動態圖

為了解釋所觀測到的角距的順序，兩個天體必須在一個極其偏心的軌道上——偏心率在0.6到0.9之間——長半軸大約是其中一個天體半徑的100倍。在已知的200多顆雙小行星中，目前為止還沒有一個質量相近並且相對軌道半徑如此之大的組合。288P也是第一個已知的雙主帶彗星。這兩個特點之間是否存在聯繫目前還不能確定。

小行星碰撞

這種在主小行星帶上的雙小行星只能通過高解析度的望遠鏡—如哈勃望遠鏡—找到。因此，意外發現它們的可能性很小。另一方面，很多雙小行星雖然相互之間距離很大，但是它們的大小不一。這種情況同樣難以觀測到。

在大約750萬年前，288P可能從一個較大的小行星中被分離出來。這兩個部分受到當時引力的束縛，並由此形成這樣一個雙系統。但也有可能是288P最初只有一塊，之後在不對稱的熱輻射中快速旋轉（即所謂的YORP效應*）並碎裂，形成現在的系統。

*譯者註：天體受到太陽輻射加熱之後會以紅外線形式帶走動量和熱。即光子逃逸的時候會帶走一部分動量。

例如，潮汐摩擦首先會使個體的自轉周期和公轉周期趨於相同，由此導致兩個物體總是以相同的一面相對。在這種情況下，平行於軌道的角動量會導致軌道變大。這種角動量也可能是由於不對稱的熱輻射造成的，也有可能是因為冰升華時的衝擊。

兩個獨立的模型的計算結果表明：一方面，兩個同等大小的天體的潮汐鎖定狀態持續了大約有5000年，另一方面未被覆蓋的冰可以持續升華5000年以上。此時，由冰升華的反衝力對角動量產生的影響將遠大於輻射產生的。由此研究者們推測，小行星上的活動和它們相近的大小會導致較大的軌道半徑。

原文載於《Sterne und Weltraum 》2018年第1期

作者：JESSICA AGARWAL

德文翻譯：系外行星地瓜君

校對：王坤

編排：邱煜欣

責任編輯：解仁江