《洛希极限》52书库

封面新闻记者 闫雯雯

2月8日，知名学术期刊《自然》刊载的论文介绍，一支国际天文研究团队发现太阳系边缘一颗名为创神星的小行星拥有一个行星环，而这个行星环的存在“挑战现有认知”。依据天文学界目前普遍接受并应用的洛希极限推论，那个位置不可能出现行星环。

什么是洛希极限？为什么“创神星”的行星环会出现在不该出现的位置？封面新闻记者与北京大学EAST望远镜筹备组成员、天体物理博士刘博洋聊了聊。

创神星和它的行星环

“创神星”创奇迹 行星环不在“洛希极限”内侧

洛希极限指天文学中一个特殊的距离，由法国天文学家爱德华·洛希首先计算出来并因此得名。洛希极限指的是一个大质量天体对一个小质量天体进行引力作用时，小质量天体可以被大质量天体引力撕裂的最大距离。天体的洛希极限是由它自身的质量和半径所决定的。

刘博洋告诉记者，小质量天体落入洛希极限内侧就会解体，这隐含着一个假设。它的前提是小质量天体里所有的物质仅仅是依靠自身重力维系在一起。在这个前提下，当小质量天体在大质量天体的引力场中，它离大质量天体近的一侧和远的一侧所受到的引力不一样。小质量天体离大质量天体越近，这两面受力的差别就越大。当这个力达到一定程度，超过了小质量天体维系自身保持是同一天体的重力时，它就会被潮汐力拉开、拉散。

“所以我们可以想象，如果一个小质量天体落入了大质量天体的洛希极限范围内，它就会被扯成一堆碎片。它的碎片如果直接落到了大质量天体之上，就没有后续了。”刘博洋这样说，“但如果碎片没有掉落，可能还是围绕着大质量天体继续转，但是因为转的时候已经被扯成了碎片，就变成了光环，就像是我们熟知的土星环一样。”

但是，这一次天文学家们的发现不一样。刘博洋也表示，这不是一个正常的情况；“一般情况下，我们看到光环都是由于一个小质量天体进入大质量天体的洛希极限范围内形成的，然而这次发现的光环是位于洛希极限之外。按理说在这个位置，小质量天体不必非要被扯成碎片，但是它还是碎了。”

哈勃望远镜拍摄到的创神星

天文学家各有推论 轨道周期或许能给出答案

关于“创神星”行星环为何没有遵循“洛希极限”推论的规律，天文学家们也给出了不同的推论。

英国谢菲尔德大学天文学教授维克·迪隆说：“如果它们外层包裹着非常寒冷的冰，碰撞起来就相当有弹性，就像冰雹碰撞而非雪花。大家儿时了解过壮观的土星环，因此希望这个新发现能帮我们进一步了解行星环的形成。”

创神星是太阳系边缘的一个小行星

意大利国家天体物理学研究所天文学家伊莎贝拉·帕加诺则认为，一种可能是，创神星可能曾经另有一颗卫星，但它遭到“破坏性撞击”，产生的碎块后来形成了一个行星环，不过这个行星环“存在的时间非常短，能够观察到它的概率非常低”，而科学家们侥幸观察到它。另一种可能是，冰颗粒聚集的理论“需要修正”，冰颗粒可能不会总像人们预期的那样迅速聚集起来、形成大些的天体。

刘博洋表示，在《自然》刊载的那篇论文中，有提到行星环的轨道周期和创神星自转周期的比例是3:1。这样的比值也曾经在其他的一些太阳系边缘小天体和它们的行星环上发现过，如女凯龙星、妊神星等都曾经发现了这样比例。这也许是创神星的行星环存在于洛希极限外侧的原因。

“按照我的理解来说，有可能是小质量天体进入到大质量天体的洛希极限内侧，被撕扯成了一个环。撕扯成环后，由于它的轨道周期跟创神星的自转周期没有达到一个特定的比例，因此它所在的轨道就不是特别稳定。也许这个行星环跟创神星之间有了一定的相互作用，逐渐地被推到一个特定的位置，在这个位置它会相对比较稳定，所以最终出现了这个环最终停留在了一个不是洛希极限内侧的情况。”

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