“天涯海角”最初研究报告发布

 新葡8455科学     |      2019-12-12 15:54

2019年1月1日,美国航天局“新视野”号成功飞越柯伊伯带天体2014 MU69(非正式名称“天涯海角”),刷新人类探测器到访最远天体纪录,同时也

新视野号近距离飞越太阳系边缘小天体

给我们带来了一个有趣的新世界

洛杉矶1月1日消息,美国“新视野”号探测器1日近距离飞越一颗昵称为“天涯海角”的太阳系边缘小天体。这是人类探测史上最遥远的一次星际“邂逅”。

“天涯海角”最初研究报告发布。。5月17日,研究团队在《科学》杂志上发表文章,公布了这个处于冰冷世界中的小不点的初步研究成果。(Initial results from the New Horizonsexploration of 2014 MU69, a smallKuiper Belt object DOI: 10.1126/science.aaw9771)

美国东部时间1日零时33分(北京时间1日13时33分),“新视野”号以每小时约5万公里的速度从距离“天涯海角”仅3500公里处飞过。此时,“天涯海角”距太阳大约65亿公里,比冥王星还远约16亿公里,从“新视野”号传回的信号需6个多小时才能抵达地球。

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“天涯海角”编号为2014 MU69,位于太阳系边缘柯伊伯带,这里被认为隐藏着大量冰冻岩石小天体,它们可能还完好保存着46亿年前太阳系刚刚形成时的信息。此次飞越是人类探测器第一次近距离观测柯伊伯带小天体。

2019年5月17日《科学》杂志封面(来源:AAAS/Science)

(原题为《史上最远“邂逅” 美“新视野”飞越“天涯海角”》)

“新视野”号成功飞越“天涯海角”时,最近距离仅3538公里,为飞越冥王星时的1/3,而速度高达14.4km/s,就在这短短几个小时里,探测器上7台科学仪器共收集了大约50GB的数据,包括高分辨率图像、成分光谱、温度等一系列的数据。记得当时图片传回后,人们就十分惊奇它的模样。刚开始,人们以为它像个葫芦,这很容易想到彗星67P,但随后发现,它竟然是一个——被拍扁了的葫芦。

延伸阅读:新视野号飞越任务

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2018年12月30日22时——新视野号团队的工程师在飞越前向飞船发出了最后一个命令,将最近的图像重定向为2秒。同时飞越的目标点也会重新调整大约30千米。相比之下,在飞越冥王星时,宇宙飞船大约停了80秒。

67P/Churyumov-Gerasimenko丘留莫夫-格拉西缅科彗星(来源:ESA/Rosetta/NAVCAM)

2018年12月31日10时——该团队并没有发现太空船成功接收到新命令。如果不顺利,他们将重新给飞船发送同样的命令。

2017年,利用掩星的机会,天文学家测算出“天涯海角”(Ultima Thule)的直径为25~35公里,仅为冥王星的1%。高分辨率图像显示它是一个双叶形相接双星(bilobed contact binary),两片“叶瓣”都呈透镜状,大的那个尺寸为22×20×7km(不确定度把大的那部分命名为“Ultima”,小的命名为“Thule”,中间连接的部分被称为脖子(“the neck”)。“天涯海角”自转周期为15.92小时,自转轴与其轨道面夹角为98°。

新视野号的这次飞越,距离Ultima Thule仅仅3500千米,这比上次飞越冥王星近了3倍!为了节省电力,航天器的几个部件将暂时倍关闭。学生粉尘计数器,每天将会拾取大约一微米大小的尘埃粒子,以及其中一个无线电发射器的发射部分。通过关闭这些工具,航天器将能够运行其它科学仪器。

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在飞越的前几个小时内,宇宙飞船将指向Ultima Thule,因而无法与地球通信。

2014 MU69“天涯海角”的基础数据(数据来源:S. A. Stern et al. DOI: 10.1126/science.aaw9771;Wikipedia;整理:水兄)

2019年1月1日23时30分——预计的确认是否成功飞越Ultima Thule的信号抵达地球。飞越4小时后才会向地球发送信号,并且信号需要穿越近70亿千米才能抵达地球,也就是信号需要再花费6个小时左右。

为什么“天涯海角”会长成这种样子?这个问题恰恰也是研究的重点所在。事实上,在柯伊伯带内曾发现过不少带卫星的矮行星或小行星,如鸟神星、亡神星,还有被认为是双行星(公共质心不在其中任何一个天体上)的1998 WW31、1997 CS29(正式编号79360 Sila–Nunam),甚至还有“两大一小”的,如1999 TC36(正式编号47171 Lempo),就连冥王星和冥卫一卡戎也被人认为是一对双行星。研究人员认为这种“成双成对”的现象在柯伊伯带内很常见。

2019年1月2日凌晨3时——预计第一张图像数据信号抵达地球的时间,这是一张低分辨率的图像,只有大约6个像素。

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最大的“海外天体”(来源:Wikipedia)

由@jtuttlekeane 在2018年12月31日绘画的新视野号飞越目标Ultima Thule

在“天涯海角”现有分辨率图像中,没有发现两个“叶瓣”之间有明显的压缩裂缝、变形或其他的地质特征,其他地方也没有发现杂乱无章的外观,表明它们没有发生过剧烈的碰撞。研究人员推测,它与地球波澜壮阔的历史截然不同,很有可能经历了一段格外宁静的历史。

l发射日期: 2006年1月19日;

不同于较大的行星或卫星,太阳系许多小行星,尤其是柯伊伯带的小天体表面撞击事件是很少的。因为在离太阳很远的地方,天体移动速度很慢,空间很空旷,物体碰撞的频率很低,规模很小。即便发生碰撞也能只是“轻微剐蹭”,不会造成“严重物损”,搞不好两个小天体还会粘合在一起。或许“天涯海角”就是这样形成的。

l抵达火星轨道:2006年4月7日;

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l最接近木星:2007年2月28日(距离约为230万千米,这比卡西尼号近3-4倍左右);

对2014 MU69“天涯海角”形态的建模(来源:S. A. Stern et al. DOI: 10.1126/science.aaw9771)

l穿越土星轨道:2008年6月8日;

研究人员认为,在长期演化过程中,两个小天体在引力作用下一边聚合,一边相互绕转并逐渐靠近,直到最后轨道动量消散,“温和”地并合在一起(a gentle collision or merger)。假定它拥有类似彗星的密度500kg/m?左右(由于“天涯海角”没有卫星,因此对密度的取值范围不能进行很好的约束),那么两个“叶瓣”碰撞的速度可能只有每秒几米(而内太阳系中天体碰撞的速度可以高至每秒几百米)。从两个“叶瓣”的反照率、颜色等特征判断二者应该是一起在这片区域中形成的。不过天文学家并不清楚是原始太阳星云中的气体动力学原因还是“天涯海角”在演化过程中自身存在喷发现象导致了这种情况。他们更倾向于前者,因为同时,两个部分的对称轴对得很齐,这说明它们在并合前一定是潮汐锁定的状态,它们面对面绕转公有的质心旋转,就跟冥王星和卡戎一样。

l穿越天王星轨道:2011年3月18日;

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l穿越海王星轨道:2014年8月25日;