半人馬小行星

半人馬小行星

半人馬小行星又稱仙托小行星,是一類繞日軌道在木星和海王星之間的冰凍小行星。以希臘神話中的半人馬神,即奧林匹克之父為名,也是大力士海格利斯之師──仙托(Centaur)為名。。

概述

半人馬小行星(Centaurs)是指一類繞日軌道木星海王星之間的冰凍小行星,並以希臘神話中的半人馬神,即奧林匹克之父,也是大力士海格利斯之師──仙托(Centaur)為名。中文一般將該類小行星稱為半人馬小行星,也叫仙托小行星。

相關

第一顆半人馬小行星──喀戎(2060 Chiron)於發現時在接近近日點出現了彗髮(coma),雖然其體積遠大於典型的彗星而且一直有爭議,在天文學上目前卻將之同時歸類為彗星(95/P 喀戎)及小行星。
故也一直觀察其他的半人馬小行星是否有彗星般的活動。
半人馬小行星並沒有穩定的軌道且最後會被巨大行星移出太陽系。
其軌道的力學研究指出半人馬小行星可能是從柯伊伯帶天體轉變成短週期木星族群彗星的中間天體。
柯伊伯帶的天體會被擾動而穿越海王星軌道並和海王星形成重力互動作用。之後即歸為半人馬小行星,但其不斷接近一個以上的外側行星因此導致混亂的運行軌道。一些半人馬小行星會進而穿越木星軌道進入內太陽系,若其顯示彗星活動,則可能會重新歸類為木星族群彗星。
半人馬小行星將因此撞擊太陽或行星或者可能在接近行星(尤其是木星)後被引出太陽系外。
雖然卡西尼號探測船(Cassini probe)在2004年拍攝的照片證明土星的衛星土衛九(費貝)(Phoebe)可能源自於半人馬小行星被土星擄獲而成為衛星,但尚未有太空船直接拍攝到半人馬小行星的照片。
此外,哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)已蒐集了一些關於飛龍星(8405 Asbolus)的表面特性資訊。
新地平線號太空船(New Horizons)將在2010年飛越另一個半人馬小行星——2002 GO9((83982) 2002 GO9)。
著名的半人馬小行星如下:
名稱發現年發現者
女凱龍星(10199 Chariklo)1997年太空監視計畫(Spacewatch)
飛龍星(8405 Asbolus)1995年太空監視計畫(James V. Scotti)
毒龍星(7066 Nessus)1993年太空監視計畫(David L. Rabinowitz)
人龍星(5145 Pholus)1992年太空監視計畫(David L. Rabinowitz)
喀戎(2060 Chiron)1977年Charles T. Kowal

半人馬小行星被歸類為軌道不穩定的小行星,並競相以神話中半人馬族的神祇命名。所以選擇這一族的名稱是因為它們的行為一半像小行星,另一半則像彗星。半人馬小行星的軌道會穿越或曾經穿越過一顆或數顆氣體巨星的軌道,並且有數百萬年的動力學生命期。

在未來5500年的飛龍星的半長軸變化。在西元4713年(27世紀後)與木星遭遇後,大幅的分歧成為兩個不同的軌道在未來5500年的飛龍星的半長軸變化。在西元4713年(27世紀後)與木星遭遇後,大幅的分歧成為兩個不同的軌道

第一顆類似半人馬小行星的天體是在1920年發現的小行星944(Hidalgo),但是在1977年發現凱龍之前,它們並未被認為是一個新的族群。已知最大的半人馬小行星是1997年發現的女凱龍星,它的直徑達到260公里,大小如同主帶中的一顆中等大小的小行星。
沒有半人馬小行星曾經被拍攝過近照,但有證據顯示在2004年被卡西尼號拍下特寫鏡頭的費貝可能是被土星捕獲的半人馬小行星。另一方面,哈柏太空望遠鏡也已經獲得一些飛龍星表面特徵的資訊。
截至2008[update],三顆半人馬小行星被發現有彗星狀的彗發活動:凱龍、厄開克洛斯(Echeclus)和166P/尼特(NEAT),因此凱龍和厄開克洛斯暨歸屬於小行星也歸屬於彗星。其它的半人馬小行星,像是Okyrhoe被懷疑有類似彗星的活動。任何一顆受到攝動而接近太陽至足夠的距離內時,都可已被預期會成為彗星。
目錄

1分類
2軌道
2.1分布
2.2轉變中的軌道
3物理性質
3.1顏色
3.2光譜
3.3類似的彗星
4起源的理論
5值得注意的半人馬小行星
6註解
7相關條目
8外部連結
9參考資料
分類
海王星外天體及類似天體
海王星內天體(Cis-Neptunianobject)
半人馬小行星

彗星38P顯示出類似半人馬小行星的行為,在1982年至2067年間接近木星、土星、和天王星彗星38P顯示出類似半人馬小行星的行為,在1982年至2067年間接近木星、土星、和天王星

海王星特洛伊
海王星外天體(TNOs)a
柯伊伯帶(KBOs)
傳統柯伊伯帶天體(類QB1天體)
共振KBOs
冥族小天體(2:3共振天體)
黃道離散天體(SDOs)
共振SDOs
奧爾特雲
a:在海王星外的矮行星都屬於類冥矮行星(plutoid)
半人馬小行星並沒有穩定的軌道且最後會被巨大行星移出太陽系。廣義的半人馬小行星定義是一個環繞太陽的小天體,軌道穿越木星和海王星之間的一顆或多顆行星軌道。由於在這一地區的軌道,,長期看來是不穩定的。即使像2000GM137和2001XZ255這樣目前並未穿越任何行星軌道的半人馬小行星,也會因為攝動逐漸改變軌道,直到它們的軌道與一顆或多顆大行星的軌道交會
然而,不同的機構有不同的標準進行各種天體的分類,基本上都是建立在它們的軌道要素上:
小行星中心(MPC)定義半人馬小行星是近日點在木星軌道之外,而軌道半長軸比海王星短的天體。
噴射推進實驗室(JPL)有著相似的定義,是半長軸介於木星和海王星之間的天體(5.5AU<a'-<30.1AU)。
相較之下,深度黃道巡天(DES,DeepeclipticSurvey)採用動力學的項目做為分類的依據。此種分類法是建立在模擬超過一千萬年軌道期間的變化,作為分類的依據。DES的半人馬小行星的定義是瞬時的共通性,在模擬期間任何時刻的近日點都小于海王星的軌道半長軸。如此定義的目的是要取代跨軌道的名詞,並建議目前的軌道僅有較短的生命期。
海王星之外的太陽系(2008)所蒐集的是使用傳統的半人馬小行星定義,以海王星軌道的半長軸作為上限,超出這個範圍的天體在分類上就歸屬於離散盤。此外,還有一些天文學家依舊願意以在未來一千萬年的近日點在海王星的軌道以內,並且會接近至氣體巨星的希爾球的範圍內做為半人馬小行星的定義。因此,半人馬小行星可以認為是有著比離散盤天體更快、更積極互動作用的外來離散天體。
這些分類法中的差異使得一些天體難以分類,例如(44594)1999OX3,它的半長軸是32AU,但是與天王星和海王星的軌道交叉。在半人馬小行星的內側之中,2005VD的近日點距離非常接近木星,JPL和DES都將它歸類為半人馬小行星。
軌道
分布
軌道已知的半人馬小行星[note1]。右邊的關係圖呈現所有已知軌道的半人馬小型星與行星軌道間的關係。對選定的天體,軌道的離心率以紅色的線段來呈現(範圍從近日點至遠日點)。
半人馬小行星的特徵之一是軌道離心率散布的範圍很廣,從離心率很高的人龍星、飛龍星、Amicus、毒龍星,到接近圓形的(女凱龍星和穿越土星軌道的小行星:Thereus,Okyrhoe)。
為了說明軌道參數的範圍,軌道非常不尋常的幾個天體在圖上被繪製成黃色:
1999XS35:(阿波羅小行星)遵循一個極度扁平的軌道(e=0.947),使他從地球軌道內側(0.94AU)到海王星的外側(>34AU)。
2007TB434:遵循近似圓形的軌道(e<0.026)。
2001XZ255:有最低的軌道傾角(i<3°)。
達摩克里斯:軌道傾角極大的幾顆半人馬小行星之一(順行,i>70°,例如2007DA61、2004YH32;逆行,i<120°,例如,2005JT50,均未顯示在圖中)。
2004YH32:遵循如此高度傾斜的軌道(傾角近80°),當他接近時與太陽的距離是主帶小行星的距離,遠離時是土星的距離,它的軌道甚致不會穿越木星的軌道。
有一打已知的半人馬小行星,包括德約熱扎(英文為Asteroid倒過來拼),軌道是逆行的。
轉變中的軌道
在未來5500年的飛龍星的半長軸變化。在西元4713年(27世紀後)與木星遭遇後,大幅的分歧成為兩個不同的軌道。由於半人馬小行星穿越巨大行星的軌道,又未受到軌道共振的保護,因此他們的軌道時間尺度在106–107years之間,例如,Amycus有與天王星接近3:4共振的不穩定軌道。對它們的軌道動力學研究顯示,半人馬小行星的軌道可能是從柯伊伯帶轉換成短周期的木星族彗星的中繼軌道。這些可能來自受到攝動的柯伊伯帶天體,因為受到重力的互動作用而橫越過海王星的軌道(參見起源的理論),然後成為半人馬小行星,但是它們的軌道是渾沌的,當半人馬小行星接近一顆或多顆行星時,軌道的演變相對來說是迅速的。有耶半人馬小行星會演變成跨越木星軌道的,屆時它們的近日點可能會深入內太陽系,如果它們顯現出彗星的活動,就可以歸屬於木星族彗星,而被重新分類為彗星。半人馬小行星的結局也可能是與太陽或行星碰撞,否則它們也可能因為接近行星,特別是木星,而被彈出進入星際空間。
物理性質
半人馬小行星的顏色分布。相對而言較小的半人馬小行星使地基天文台難以觀察其表面,但色指數和光譜可以顯示表面可能的組成,並且若深入了解還可以提供該天體的起源。
顏色
半人馬小行星斑駁的顏色令人費解,對任何簡單的表面組成模型都是一種挑戰。在右邊的關係圖中,色指數是經由藍色(B)、可見光(V),也就是黃-綠色,和紅色(R)濾光鏡測得的視星等。在圖中顯示了所有已知的半人馬小行星在色指數上的差異(顏色被強調)。做為參考的兩顆衛星崔頓和費貝,還有行星的火星也呈現在圖中(以黃色標幟指示,但大小未依照比例)。
半人馬小行星看起來可以分為兩類:
非常紅,例如人龍星。
藍色(或藍-灰,一作者而異),例如凱龍。
有很多理論在解釋顏色上的差異,但它們大致上可以分成兩個類別:
顏色的差異是因為它們的起源不同,並且或是它們的組成不同(參見下文起源的理論)
顏色的差異是因為輻射或彗星的活動造成太空風化在程度上的不同,使反射的表面不同。
人龍星可能在地涵有紅色的有機化合物,而凱龍因為周期性的彗星活動使冰曝露出來,使色指數呈現藍/灰色,被作為第二種類別的例子。活動和顏色之間的關聯性並不確定,但是活躍的半人馬小行星的色指數從藍色(凱龍)跨越到紅色(166P/NEAT,尼特)。或者,人龍星可能是最近才被逐出柯伊伯帶,所以表面許多地方尚未參與轉化的過程。
A.Delsanti等人認為有多個程式在競爭下進行,例如輻射造成紅化,而碰撞造成藍灰色。
光譜
光譜上有關顆粒的大小和其他因素的解釋通常是不明確的,但是光譜能深入的提供表面的成分。與顏色一樣,觀測的光譜也能夠適合許多種的表面模型。
在許多半人馬小行星上已經證明有水凍的存在(包括凱龍、女凱龍星和人龍星)。除了水凍的特徵之外,許多其他的模型也被提出:
女凱龍星表面有人建議是無定形碳和tholin的混合物(類似在泰坦和崔頓上檢測到的)。
人龍星被認為是類似泰坦的tholin、松煙和橄欖石的混合物,還有冰甲醇,覆蓋在表面。
Okyrhoe的表面被認為是油母質、橄欖石混合著少量的水冰。
飛龍星被認為是15%類似崔頓的tholin、8%類似泰坦的tholin、37%無定形碳、和40%冰tholin的混合物。
彗星38P顯示出類似半人馬小行星的行為,在1982年至2067年間接近木星、土星、和天王星。凱龍,唯一已知有彗星活動的半人馬小行星,顯得特別的複雜,光譜觀測的結果取決於觀測的時段而有所不同。水凍的特徵只出現在活動低的時期,並在活動高時消失。
類似的彗星
在1988和1989年凱龍接近它的近日點時所做的觀測,發現它有彗發(從表面蒸發出來的氣體和塵埃構成的雲氣),所以現在官方正式的分類暨是彗星,也是小行星。但是這是一顆遠遠大於典型彗星的天體,因此還有些爭議存在。正在對其他的半人馬小行星進行監測:到目前為止,[[小行星60558|Othercentaursarebeingmonitoredforcomet-likeactivity:sofartwo,Echeclus和166P/尼特這顆兩已經被發現有彗星的活動。166P/尼特的軌道雖然是一顆半人馬小行星,但是在被發現時已經展現出彗發,因此被歸類為彗星。Echeclus被發現時雖然沒有彗發,但目前已經有相似的活動,因此現在也列為暨是小行星,也是彗星的天體。
彗星和半人馬小行星的軌道特徵沒有明顯的區別,29P/施瓦斯曼·瓦茨曼1號彗星和39P/奧特瑪這兩顆彗星因為具有半人馬小行星形態的軌道,已經被轉為半人馬小行星。39P/奧特瑪目前處在不活動的狀態,但在1963年受到木星攝動之前,它被觀測到是處在活動中的。光度暗淡的38P/史蒂芬-奧特瑪的近日點遠遠超過木星大約是5AU之外,可能不會呈現彗發的活動。在2200年,彗星78P/Gehrels可能向外遷移至類似於半人馬小行星的軌道。
起源的理論
在半人馬小行星發展的研究上是豐富的,但仍受限於物理的資料。不同的模型提出不同的半人馬小行星的可能起源。
模擬顯示一些柯伊伯帶天體的軌道可以受到攝動,導致這些天體被拋出成為半人馬小行星。離散盤天體是動態最佳的候選人。像這樣的驅逐,但它們的顏色不能符合半人馬小行星天然的雙色性。冥族小天體是柯伊伯帶中自然擁有類似雙色性的天體,有人認為由於受到冥王星的攝動,並非所有的冥族小天體軌道都如想像中的穩定更多柯伊伯帶天體的物理資料預期能引導未來的發展。
新視野號太空船將在2010年飛越另一顆半人馬小行星——2002GO9((83982)2002GO9)。
值得注意的半人馬小行星
著名的半人馬小行星包括:
名稱年度發現者半生命期
(預期的)分類
Amycus2002在帕洛馬的NEAT計畫1110萬年UE
Hylonome1995毛納基山天文台630萬年UN
女凱龍星1997太空監視1030萬年U
飛龍星1995太空監視(JamesV.Scotti)86萬年SN
毒龍星1993太空監視(大衛·拉比諾維茨)490萬年SE
人龍星1992太空監視(大衛·拉比諾維茨)128萬年SN
凱龍1977查爾斯·科瓦爾103萬年SU
註解
^這張圖的目的在顯示,如果一顆天體的半長軸介於木星和海王星之間,就會被歸類為半人馬小行星。最後更新日期:2008年10月。
相關條目
小行星
微型行星
矮行星
外部連結
半人馬小行星半人馬小行星及黃道離散天體列表(英)
土衛九——費貝星--太陽系探索者
參考資料
^1.01.11.21.3Horner,J.;Evans,N.W.;Bailey,M.E..SimulationsofthePopulationofCentaursI:TheBulkStatistics.2004[2008-09-22].
^UnusualMinorPlanets.MinorPlanetCenter[2009-03-16].
^OrbitClassification(Centaur).JPLSolarSystemDynamics[2008-10-13].
^Elliot,J.L.;Kern,Buie,Trilling;etal..TheDeepEclipticSurvey:ASearchforKuiperBeltObjectsandCentaurs.II.DynamicalClassification,theKuiperBeltPlane,andtheCorePopulation.TheAstronomicalJournal.2005,129:1117–1162[2008-09-22].doi:10.1086/427395.
^B.Gladman,B.Marsden,C.VanLaerhoven.NomenclatureintheOuterSolarSystem.inTheSolarSystemBeyondNeptune,ISBN987-0-8165-2755-7.2008.
^Chaing,Eugene;Buie,Grundy,Holman;etal..ABriefHistoryofTransneptunianSpace.ProtostarsandPlanetsV,B.Reipurth,D.Jewitt,andK.Keil(eds.),UniversityofArizonaPress,Tucson.2007:895–911[2009-05-15].
^ThreeclonesofCentaur8405Asbolusmakingpasseswithin450Gm[2009-05-02].(solex10)
^8.08.18.2Jewitt,DavidC.;A.Delsanti.TheSolarSystemBeyondThePlanets.SolarSystemUpdate:TopicalandTimelyReviewsinSolarSystemSciences.Springer-PraxisEd..2006.ISBN3-540-26056-0.(Preprintversion(pdf))
^M.A.Barucci,A.Doressoundiram,andD.P.Cruikshank,"PhysicalCharacteristicsofTNOsandCentaurs"(2003),availableontheweb(accessed3/20/2008)
^Bauer,J.M.,Fernández,Y.R.,&Meech,K.J.2003."AnOpticalSurveyoftheActiveCentaurC/NEAT(2001T4)",PublicationoftheAstronomicalSocietyofthePacific",115,981
^N.Peixinho1,A.Doressoundiram1,A.Delsanti,H.Boehnhardt,M.A.Barucci,andI.BelskayaReopeningtheTNOsColorControversy:CentaursBimodalityandTNOsUnimodalityAstronomyandAstrophysics,410,L29–L32(2003).PreprintonarXiv
^Hainaut&Delsanti(2002)ColorofMinorBodiesintheOuterSolarSystemAstronomy&Astrophysics,389,641datasource
^AclassofMagnesiumIronSilicates(Mg,Fe)2SiO4,commoncomponentsofigneousrocks.
^JPLClose-ApproachData:38P/Stephan-Oterma.1981-04-04lastobs[2009-05-07].
^Dotto,E;Barucci,MA;DeBergh,C,Coloursandcompositionofthecentaurs,Earth,Moon,andPlanets,92,no.1–4,pp.157–167.(June2003)
^JaneX.Luu,DavidJewittandC.A.TrujilloWaterIceon2060ChironanditsImplicationsforCentaursandKuiperBeltObjects,TheAstrophysicalJournal,531(2000),L151–L154.PreprintonarXiv.
^Y.R.Fernandez,D.C.Jewitt,S.S.SheppardThermalPropertiesofCentaursAsbolusandChiron,TheAstronomicalJournal,123(Feb.2002),1050–1055.PreprintonarXiv.
^Y-J.Choi,P.R.Weissman,andD.Polishook(60558)2000EC_98,IAUCirc.,8656(Jan.2006),2.
^MazzottaEpifani;Palumbo;Capria;Cremonese;;etal..ThedustcomaoftheactiveCentaurP/2004A1(LONEOS):aCO-drivenenvironment?.Astronomy&Astrophysics.2006,460(3):935–944[2009-05-08].doi:10.1051/0004-6361:20065189.
^例如,半人馬小行星可能是離散盤內側的天體,受到來自柯伊伯帶內部的攝動
^Wan,X.-S;Huang,T.-Y..Theorbitevolutionof32plutinosover100millionyear.AstronomyandAstrophysics.2001,368:700–705[2008-02-21].doi:10.1051/0004-6361:20010056.

太陽系

行星水星金星地球火星木星土星天王星海王星
矮行星穀神星冥王星妊神星鳥神星鬩神星
衛星月球火星的衛星;小行星衛星木星的衛星;土星的衛星
天王星的衛星;海王星的衛星;冥王星的衛星;鬩衛一
太陽系小天體(小行星祝融型小行星;阿波希利型小行星;近地小行星;主帶小行星
半人馬小行星;海王星外天體
太陽系小天體(彗星掠日彗星周期彗星;無周期彗星
太陽系小天體(流星體流星雨流星隕石黃道光;黃道塵

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