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洛希極限錯了?天文學家在太陽系邊緣,發現了不該存在的星環
2023/02/24

地球是由內到外靠近太陽的第三顆行星, 它到太陽的平均距離約為1.5億公里,假如我們乘飛機前往太陽,大約需要19年的時間。

這點距離對于人類來說已經不可想象了,然而在地球軌道之外,太陽系還有更加遼闊的空間,位于柯伊伯帶的創神星距離太陽67億公里, 完成對太陽的一次公轉大約需要288個地球年,是距離太陽最遙遠的天體之一。

不過這還不是最讓人驚奇的,科學家近日發現: 創神星的外圍有一個環,而這個環卻運行在洛希極限之外。

從理論上來講,這已經完全違背了物理學規律

行星具有環并不是稀奇的事,這些環大多由不計其數水冰小顆粒組成,還有一些塵埃以及少量的化學物質,太陽系內就有許多帶環的行星,其中土星環是太陽系中最突出的一個,厚度從5米-30米不等,屬于中等大小的星環。

目前發現的最大星環來自于 距離地球420光年的J1407b星環,它的光環總直徑達到了1.2億公里,雖然星環的大小各有不同,但它們統一都來自于小行星在洛希極限下的瓦解。

夜空中的星星看起來十分密集,幾乎是緊緊依靠著,實際上它們都相隔成百上千光年的距離, 即便是在同一星系的天體,也會保持一定的距離,否則一旦距離過近,就有可能導致超過洛希極限情況的發生,造成自身的毀滅。

有一句俗話叫距離產生美,人際關系是如此,其實宇宙里的天體也是如此,1860年法國天文學家 愛德華.洛希通過長期研究發現,宇宙中似乎沒有哪顆天體能夠和另一個天體緊緊靠著一起運行,它們都老實的呆在自己的公轉軌道里。

宇宙之大無奇不有,為什麼就沒有兩顆星星手拉手呢?

經過長期論證,他研究出了一個名叫洛希極限的定理。

天體的質量決定了它的引力,質量越大的天體,引力就越大。同時物體受到的引力大小,也和引力源成正比。兩個天體距離較近時,就會受到潮汐力的影響。潮汐力是引力的一種,不過它更具體:天體不同區域受到的引力不同,靠近引力源的一面所受到的引力較大,另一面就小很多。

我們在地球上也受到潮汐力的影響,比如雙腳更靠近地心,頭部受到的引力就會小于腳受到的引力。

潮汐力能夠造成物體的形狀變化,潮汐力越大,形變就越明顯,天體也是一樣。 這就說明當天體受到的潮汐力達到閾值時,會直接被扯碎瓦解。兩個天體如果靠的過近,較大的天體就一定會撕碎較小的天體。

洛希極限即是距離的閾值,超過這一距離,小天體就會被撕成碎片,部分碎片就會圍繞在另一天體周圍,變成美麗的行星環。

創神星的環大約距離它3885千米,這個距離遠大于創神星的洛希極限。一般認為,在洛希極限外的環不可能存在。沒有小行星的瓦解,哪來的這麼多水冰碎片?

如果碎片來自于小行星, 為何它在洛希極限外就瓦解了?

行星環本身并不會發光,天文學家在創神星的掩星事件中發現了它。當創神星的軌道經過后面恒星正前方時,會使后方恒星短暫的變暗。通過一些數據分析,研究人員發現后方恒星變暗時,會前后出現兩次幅度較小的亮度下跌。 以此推斷出創神星可能擁有自己的行星環。

再三確認后,創神星的環的確遠在洛希極限之外, 那麼它將是迄今為止人類發現的唯一一個遠在洛希極限外運行的環,同時這也意味著,洛希極限并不能完全決定行星環的位置。

部分天文學家認為,可能的確有一個小行星進入了創神星洛希極限范圍內,并被撕成了一個環。最初的環處還在洛希極限內, 不過它的軌道周期和創神星的自轉周期沒有達到特定的比例,造成了一種特殊的共振關系。這就導致星環軌道并不穩定,逐漸就被推到了現在的位置。

該理論可以解釋這種現象,但具體是不是這個原因還有待考證。不過可以肯定的是,任何天體超過了洛希極限,都必將被撕成碎片。假如地球和月亮的距離突破了洛希極限。

月球會迎來怎樣的結局?

從當下來看,目前地球和月球一直保持著38萬公里的距離,并且地月直線距離實際上在慢慢拉開。在未來很長一段時間里,月球都不會和地球靠的太近。 當月球和地球的距離只有7446.5公里時,月球就有可能被撕碎,考慮到地月的密度差,這個距離會被縮小到1380公里左右。

1380公里相當于從北京到上海的距離,很難想象對人類來說如此遠的距離,能夠直接造成月球的毀滅, 洛希極限也只是宇宙眾多法則之一,在未來的探索中,科學家或許會發現更多有趣的天文現象。

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