哈勃发现冥王星的两个月球出乎意料地摇摆

下图显示了冥王星小型卫星的规模和相对亮度。表面凹坑仅用于说明，并不代表真实的成像数据。

新的研究对导致冥王星系统形成的事件序列提供了重要的约束条件，揭示了冥王星小卫星的共振相互作用和混沌旋转。

如果您生活在冥王星的其中一颗卫星上，则可能很难确定每天何时，从哪个方向升起。对来自NASA哈勃太空望远镜的数据进行的综合分析表明，冥王星的两个卫星Nix和Hydra发生了不可预测的摆动。

“哈勃望远镜提供了冥王星及其卫星的新视野，揭示了一种混沌节奏的宇宙舞蹈，”美国宇航局华盛顿科学任务部副主任约翰·格伦斯菲尔德说。“ 7月，当新视野号航天器飞过冥王星系统时，我们将有机会亲眼看到这些卫星近距离且个人化的样子。”

卫星摆动是因为它们嵌入在不断变化的引力场中。这种转变是由冥王星和Charon的双行星系统相互旋转引起的。冥王星和夏隆星被称为双行星行星，因为它们在两个星体之间的空间中拥有一个共同的重心。它们可变的引力场使较小的卫星不规则地翻滚。橄榄球状而不是球形的卫星形状增强了这种效果。科学家认为，冥王星的另外两个卫星Kerberos和Styx处于类似情况。

由加利福尼亚州山景城SETI研究所的Mark Showalter和大学公园学院的马里兰大学的道格·汉密尔顿（Doug Hamilton）发现的惊人结果发表在《自然》（Nature）杂志上。

这套冥王星“尼克斯”卫星的计算机建模插图展示了当月球绕着“双行星”冥王星-夏隆轨道飞行时，其定向如何发生不可预测的变化。

Showalter说：“在哈勃观测之前，没有人欣赏冥王星系统的复杂动力。”“我们的研究对导致系统形成的事件顺序提供了重要的新约束。”

Showalter还发现，目前冥王星的三颗卫星已经共振锁定在一起，这意味着它们的轨道周期存在精确的比例。

汉密尔顿指出：“如果您坐在尼克斯上，您会发现冥王星每经过Hydra制造的三个轨道便会绕冥王星轨道两次。”

哈勃望远镜的数据还显示，Kerberos的月亮像木炭一样暗，而其他冰冻的卫星则像沙子一样明亮。据预测，通过陨石撞击从月球吹出的灰尘会覆盖所有卫星，使它们的表面具有均匀的外观，这使得Kerberos的着色非常令人惊讶。

NASA的“新视野”号飞船将于7月由冥王星系统飞行，这可能有助于解决沥青黑月亮以及哈勃发现的其他怪异问题。这些新发现被用于计划“新视野”飞越的科学观测。

冥王星-夏隆系统内部的动荡提供了关于绕双星运行的行星体可能表现如何的见解。例如，美国国家航空航天局（NASA）的开普勒（Kepler）空间天文台发现了几个绕着双星运行的行星系统。

汉密尔顿说：“我们正在学习混乱可能是二进制系统的共同特征。”“如果在这样的系统中发现，它甚至可能对行星的生命产生影响。”

当天文学家测量从Nix和Hydra反射的光的变化时，首先产生冥王星动荡的线索。科学家分析了2005年至2012年拍摄的哈勃冥王星影像后，将卫星亮度的不可预测变化与复杂引力场中旋转的物体模型进行了比较。

冥王星的卫星被认为是由矮行星与太阳系历史上早期类似大小的物体之间的碰撞形成的。如今，在冥王星周围观察到的砸碎的抛射物质已经整合到了月球家族中。它的二元伴侣Charon几乎是冥王星大小的一半，于1978年被发现。哈勃在2005年发现了Nix和Hydra，在2011年发现了Kerberos，并在2012年发现了Styx。这些小卫星直径只有几十英里，是在哈勃望远镜搜寻7月经过矮行星的哈勃望远镜寻找可能对新视野飞船造成危害的物体时发现的。

研究人员说，结合哈勃望远镜的数据监视和New Horizo​​n的简短特写镜头，以及美国宇航局James Webb太空望远镜的未来观察，将有助于解决冥王星系统的许多奥秘。尚无地面望远镜能够探测最小的卫星。

Showalter说：“当7月新视野号飞过冥王星时，冥王星将继续给我们带来惊喜。”“我们与哈勃望远镜的合作只是让我们对即将推出的商品有所了解。”

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局之间国际合作的一个项目。NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）进行哈勃科学行动。STScI由位于华盛顿的天文学研究大学协会为NASA运营。

出版物：M. R. Showalter和D. P. Hamilton，“冥王星小卫星的共振相互作用和混沌旋转”，《自然》 522，45-49（2015年6月4日）； doi：10.1038 / nature14469

图片：NASA / ESA / A。Feild（STScI）; NASA / ESA / M。Showalter（SETI）/ G。培根（STScI）