塞德娜

塞德娜

小行星90377(塞德娜)(2003 VB12, 90377 Sedna)是位于柯伊伯帶和奧爾特雲之間的一顆小行星。是由加州理工學院的邁克·布朗、雙子天文台的Chad Trujillo和耶魯大學的David Rabinowitz于2003年11月14日發現的,命名為塞德娜(Sedna)。
  • 中文名稱
    塞德娜
  • 外文名稱
    Sedna
  • 發現者
    邁克爾·E·布朗、戴維·拉比諾維茨
  • 發現時間
    2003年11月14日
  • 質量
    ≈1 × 1021千克
  • 平均密度
    2.0? 克/立方釐米
  • 直徑
    995 ± 80 千米
  • 表面溫度
    ≈12K
  • 逃逸速度
    0.4975 千米/秒
  • 反照率
    0.32 ± 0.06
  • 視星等
    21.1、20.05
  • 絕對星等
    1.83 ± 0.05
  • 自轉周期
    0.42 日(10 小時
  • 半長軸
    518.57 天文單位
  • 平近點角
    357.457°
  • 升交點經度
    144.514°

​基本簡介

天文學家們提議將這個天體取名為"塞德娜"。在因紐特人傳說中,塞德娜是創造北極海洋生物的造物女神,生活在海底冰窟裏面。由于距離太陽極其遙遠,新觀測到的天體所處區域陽光少得可憐,據估計溫度從來不超過零下240攝氏度,是太陽系中已知最為寒冷的所在。

賽德娜(英文:Sedna)為一顆外海王星天體,小行星編號為90377。它于2003年11月14日由天文學家布朗(加州理工學院)、特魯希略(雙子星天文台)及拉比諾維茨(耶魯大學)共同發現,它被發現時是太陽系中距離地球最遠的天然天體。賽德娜目前距離太陽88天文單位,為海王星與太陽之間距離的3倍。在賽德娜大部分的公轉周期中,。賽德娜是太陽系中顏色最紅的天體之一。它大部分由水、甲烷、氮冰及托林(Tholin)所構成。國際天文聯合會目前並未將賽德娜視為矮行星,但是有一些天文學家認為它應該是一顆矮行星。

賽德娜的公轉軌道非常接近橢圓,遠日點估計為937天文單位,所以它是太陽系中最遙遠的天體之一,比大部份的長周期彗星都還要遠。賽德娜的公轉周期約為11,400年,近日點約為76天文單位,天文學家可以借此推斷它的起源。小行星中心目前將賽德娜視為黃道離散天體,這類天體是因為海王星向外遷徙造成的引力擾動,從柯伊伯帶散射入高傾斜和高離心率的軌道內。但是這種分類已經引起爭議,因為賽德娜不曾接近海王星,所以海王星的引力擾動無法造成它的軌道如此橢圓。一些天文學家認為賽德娜是人類首度發現的首顆奧爾特雲天體,其他天文學家則認為賽德娜的橢圓軌道是一顆通過太陽系附近的恆星所造成的,它可能與太陽位在同一疏散星團之內,甚至有天文學家認為賽德娜是太陽從其他恆星系所捕捉到的天體。有些假說認為賽德娜的軌道是海王星外天體存在的證據。發現賽德娜的天文學家邁克爾·E·布朗認為它是目前為止人類發現的外海王星天體中最重要的一顆,因為了解它的特殊公轉軌道可能可以得知太陽系的起源及早期的演化資訊。

  

基本參數

* 正式編號:90377

箭頭所指為'塞德娜'所在箭頭所指為'塞德娜'所在

  箭頭所指為'塞德娜'所在

* 永久名稱:Sedna (塞德娜)

* 臨時編號:2003 VB12

軌道參數

* 日期:儒略日2452903.5 (UTC: 2002年09月21日00時00分00秒)

* 升交點黃經:144.5046700 736703°

* 軌道半徑:547.0 5910630 98044天文單位

* 公轉周期:12795.56831年

* 升交點日距:89.72535天文單位

* 近日點黃緯:-8.8792304°

* 近日點日距:75.824 731653 21349天文單位

* 近日點角距:311.6 9946 8277 7116°

* 平近點角:-2.046 0615 7255 2357°

* 黃經平均變化率:0.000077029°/天

* 降交點日距:330.5542天文單位

* 近日點日期:儒略日247 9465.8198 83088 (UTC: 2076年06月11日07時40分38秒)

* 軌道傾角:11.93 066 9216 92917°

* 遠日點日距:1018.29 3480 966395天文單位

* 比角動量:0.2043 64868天文單位2/天

* 近日點黃經:96.826 3428°

物理資料

直徑 1180 - 1800 公裏

質量 (1.7~6.1)×10^21千克

密度 2.0 克每立方釐米

表面重力 0.33-0.50 米每二次方秒

逃逸速度 0.62-0.95 千米每秒

自轉周期 0.42 日 (10 小時)

光譜分類 ?

絕對星等 1.6

反照率 >0.2

表面平均溫度 <33K

溫度

塞德娜因為距離太陽太過遙遠(距離地球達900天文單位,或1350億公裏),隻有極少量的陽光會到達賽德娜的表面,因此賽德娜成為太陽系中最冰冷的地方,表面溫度可達零下270度(華氏零下400度)左右。

亮度

塞德娜由于距離遙遠,塞德娜十分黯淡,觀測不易,在地球上觀察塞德娜的亮度約為20.7等。

軌道特徵

"塞德娜"擁有高度橢圓的軌道,其近日點及遠日點分別約為76.1 AU及942 AU,在發現時它正在向近日點緩緩前進,距離太陽約90 AU,當時仍是人們已知距離太陽最遠的天體,至發現"第十大行星"2003 UB313(齊娜)時才被打破,當時UB313距離太陽為97 AU。

塞德娜的軌道塞德娜的軌道

  塞德娜的軌道

"塞德娜"的公轉周期約為11,487年,並會于2075年-2076年間通過近日點。

在首度發現時,人們相信"塞德娜"擁有相當長的自轉周期,介乎20-50天之間,以人們所知,這樣長的周期大多是衛星造成的,因此便嘗試尋找它的衛星,但據哈勃望遠鏡于2004年3月作出的觀測結果,並未發現有衛星繞其公轉。及至多鏡面望遠鏡 (MMT) 新近的觀測,"塞德娜"的自轉周期約為10小時,比先前的猜測快得多。 而賽德娜也會在2114年追過鬩神星,成為距離太陽最遠的球狀天體

物理特征

賽德娜的絕對星等為1.8等,反照率估計為0.32,因此推斷出賽德娜的直徑約為1,000千米。當它在2003年被天文學家發現時,是人類自1930年發現冥王星以來在太陽系所發現的最明亮天體。賽德娜的發現者在2004年認為它的直徑上限為1,800千米,不過天文學家在2007年使用斯皮策空間望遠鏡觀測賽德娜後,認為它的直徑上限在1,600千米以下。赫歇爾空間天文台在2012年的觀測結果顯示賽德娜的直徑為995±80千米,比冥衛一還要小。因為賽德娜沒有任何衛星,所以天文學家無法估計出它的質量,除非發射航天器來近距離探測它。假設它的密度與冥王星相當,為2.0公克/立方釐米,那麽賽德娜的質量約為1 × 10二十一次方 千克。

托洛洛山美洲際天文台的觀測顯示賽德娜是太陽系中最紅的天體之一,顏色類似火星。雙子星天文台的查德·特魯希略及他的同事認為賽德娜呈現出的暗紅色是因為沉淀物或簡單有機化合物長期暴露在紫外線下所形成的托林覆蓋在表面的結果,就像在小行星佛拉斯上所發現的一樣。賽德娜表面的物質與光譜相當均勻,可能是因為它距離太陽過于遙遠,很少受到其他天體的影響,所以不像飛龍星那樣暴露出內部構造。賽德娜與兩顆菲常遙遠的天體(小行星87269及小行星308933)、半人馬小行星小行星5145的顏色相當,就像外側的經典柯伊伯帶天體一樣,表示它們都有相同的起源。賽德娜表面的甲烷冰或水冰很少,與冥王星或冥衛一相異。

特魯希略及他的同事認為賽德娜的表面由60%甲烷冰及70%水冰所構成。甲烷冰受到輻射照射後,托林得以在賽德娜的表面形成。巴魯希及他的同事在比較賽德娜與土衛六之後,發現該天體擁有甲烷及氮氣的微弱譜線。根據這些觀測結果,他們認為賽德娜的表面由24%托林(類似土衛六)、7%無定形碳、26%甲醇冰與33%甲烷所組成。斯皮策空間望遠鏡紅外線光度測量在2006年確認賽德娜的表面存在甲烷及水冰。天文學家認為它的表面可能至少在短暫時間內有氮氣存在,所以它可能擁有大氣層。賽德娜表面的最高溫度在接近太陽的200年當中會超過35.6K(-237.6 °C),可以讓固態氮ɑ階段轉變成β階段,與土衛六相似。氮氣在35K的蒸氣壓是14微巴。然而賽德娜的深紅色光譜斜率顯示有機化學高度集中在表面,微弱的甲烷譜線表示它表面的甲烷並不是新生成的。天文學家由此推斷賽德娜的表面太過寒冷,所以甲烷無法蒸發,然後像雪一樣落在表面上(類似土衛六,冥王星很可能也有這種情況)。天文學家經由放射性過程產生的內部加熱現象,認為賽德娜的地表下可能擁有液態水構成的海洋。業餘天文學家可以使用先進的電腦軟體及長時間的曝光攝影來搜尋賽德娜。

衛星之謎

天文學家對于這個奇怪的現象很感興趣,有許多不同的解釋. 有些人甚至認為 賽德娜的衛星可能是一種全新的星體,像是揮發殆盡的彗星殘骸,由于其獨特的結構,使得大部分的光都被這顆神秘的衛星吸收了。

其他也有許多猜測,比如說我們太倒酶了,在拍攝照片時賽德娜的大衛星剛好在他的身後! 或者說,我們量錯了賽德娜的運轉周期. 許多猜測的言論還有求證仍然在爭吵中。

賽德娜的直徑隻比冥王星小一點,但它的自轉周期竟長達20天。因此科學家們推測它應該有衛星,在兩者的潮汐力相互作用下,會使賽德娜自轉變慢。奇怪的是天文學家利用地面各大望遠鏡,甚至哈勃和斯皮側太空望遠鏡進行探測後,卻沒有任何發現。有些天文學家又提出新的假說:賽德娜是曾經有衛星的,但可能在某次天體碰撞的過程中被毀滅或飛出它的軌道。

經過詳細計算與分析,英國天文學家錢得勒等人認為:如果賽德娜真的有衛星存在,那麽這顆衛星應屬于一種全新的天體,比較像是巨大的彗星,但揮發物質已經全部蒸發、隻剩下反射率很低的碳殘存。與一般的小行星不同,而如要使賽德娜的自轉速度減緩,這顆衛星將比現在已知的最大彗星還要大一百倍左右,據錢得勒估計它的大小與冥王星的衛星相仿,直徑有約1200公裏。因此,這應當是一種除彗星與小行星外的一種新天體。此外,由于這顆類似彗星一樣的新型天體,揮發物質已全部蒸發,呈絨狀蓬松結構,其內部85%的體積都是空的,使入射光線的99%被其吸收,因此它就象是一個黑體。這顆衛星就是太陽系中最黑暗的天體,所以哈勃等可見光望遠鏡自然不易觀測到它。盡管,迄今為止並沒有在太陽系中觀測到這種新型天體,但錢得勒認為如果這種天體存在的話,在太陽系中應當有上百顆,潛伏在海王星和冥王星的軌道之外。 錢得勒稱:"如果賽德娜可以俘獲一個這樣的天體,就意味著在太陽系的外層應存在著不少這種天體。"盡管一個黑色的彗星很難被可見光望遠鏡觀測到,但它發出的紅外輻射可能會被觀測到。錢得勒希望世界上的紅外望遠鏡加入到這種奇特天體的搜尋中去。

誕生歷史

科學家們正在圍繞"塞德娜"的出現在太陽系的歷史問題進行爭論。大多數科學家認為,"塞德娜"到達太陽系有二條可能途徑,其中之一是:曾經有另外一顆恆星路過太陽,並將"塞德娜"做為禮物奉獻給太陽,後來這顆恆星消失了;第二種是"塞德娜"本屬于其它恆星系統,後來被太陽給"搶"入門下。

此外,天文學家們還正在為"塞德娜"的地位問題進行著激烈辯論,它到底應該屬于小行星還是行星。有的科學家甚至還懷疑"塞德娜"產生于柯伊伯帶的猜想。

  塞德娜與太陽系其它天體比較圖

分類

小行星中心賽德娜將視為一顆黃道離散天體,但是這種分類有許多問題存在。許多天文學家認為賽德娜與一些其他少數天體(例如小行星148209)應該歸類為一種新的天體類型,稱為延伸黃道離散天體(E-SDO)、分離天體.遙遠分離天體(DDO)或離散-延伸黃道天體(根據黃道巡天計畫的正式分類)。

發現賽德娜也讓天文學家重新面對一個問題:"怎麽樣的天體可以被視為是一顆行星"。2004年3月15日的一篇大眾媒體文章這樣報道賽德娜的訊息:"發現第10顆行星"。後來國際天文聯合會在2006年8月24日所決議的行星定義解決這個問題,認為行星必須清除鄰近的小天體。天文學家目前估計賽德娜的史藤-李文森參數介于冥王星的8×10至6×10之間,因此即使尚未在它的周圍發現其他天體,也無法認為賽德娜可以清除鄰近的小天體。天文學家懷疑賽德娜是否達到流體靜力平衡(Hydrostatic equilibrium),但仍然無法確定。如果它真的達到流體靜力平衡的話,將會被視為是矮行星的候選天體。

  賽德娜與各個星球之間的比較

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