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太陽系邊緣驚現(xiàn)神秘星環(huán):洛希極限再探討

地球是由內(nèi)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(jī)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(jīng)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(chuàng)神星距離太陽67億公里,完成對太陽的一次公轉(zhuǎn)大約需要288個地球年,是距離太陽最遙遠(yuǎn)的天體之一。

不過這還不是最讓人驚奇的,科學(xué)家近日發(fā)現(xiàn):創(chuàng)神星的外圍有一個環(huán),而這個環(huán)卻運行在洛希極限之外。

從理論上來講,這已經(jīng)完全違背了物理學(xué)規(guī)律

行星具有環(huán)并不是稀奇的事,這些環(huán)大多由不計其數(shù)水冰小顆粒組成,還有一些塵埃以及少量的化學(xué)物質(zhì),太陽系內(nèi)就有許多帶環(huán)的行星,其中土星環(huán)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(huán)。

目前發(fā)現(xiàn)的最大星環(huán)來自于距離地球420光年的J1407b星環(huán),它的光環(huán)總直徑達(dá)到了1.2億公里,雖然星環(huán)的大小各有不同,但它們統(tǒng)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(dǎo)致超過洛希極限情況的發(fā)生,造成自身的毀滅。

有一句俗話叫距離產(chǎn)生美,人際關(guān)系是如此,其實宇宙里的天體也是如此,1860年法國天文學(xué)家愛德華.洛希通過長期研究發(fā)現(xiàn),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(zhuǎn)軌道里。

宇宙之大無奇不有,為什么就沒有兩顆星星手拉手呢?

經(jīng)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(zhì)量決定了它的引力,質(zhì)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(qū)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(dāng)天體受到的潮汐力達(dá)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(huán)。

創(chuàng)神星的環(huán)大約距離它3885千米,這個距離遠(yuǎn)大于創(chuàng)神星的洛希極限。一般認(rèn)為,在洛希極限外的環(huán)不可能存在。沒有小行星的瓦解,哪來的這么多水冰碎片?

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(huán)本身并不會發(fā)光,天文學(xué)家在創(chuàng)神星的掩星事件中發(fā)現(xiàn)了它。當(dāng)創(chuàng)神星的軌道經(jīng)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(shù)據(jù)分析,研究人員發(fā)現(xiàn)后方恒星變暗時,會前后出現(xiàn)兩次幅度較小的亮度下跌。以此推斷出創(chuàng)神星可能擁有自己的行星環(huán)。

再三確認(rèn)后,創(chuàng)神星的環(huán)的確遠(yuǎn)在洛希極限之外,那么它將是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的唯一一個遠(yuǎn)在洛希極限外運行的環(huán),同時這也意味著,洛希極限并不能完全決定行星環(huán)的位置。

部分天文學(xué)家認(rèn)為,可能的確有一個小行星進(jìn)入了創(chuàng)神星洛希極限范圍內(nèi),并被撕成了一個環(huán)。最初的環(huán)處還在洛希極限內(nèi),不過它的軌道周期和創(chuàng)神星的自轉(zhuǎn)周期沒有達(dá)到特定的比例,造成了一種特殊的共振關(guān)系。這就導(dǎo)致星環(huán)軌道并不穩(wěn)定,逐漸就被推到了現(xiàn)在的位置。

該理論可以解釋這種現(xiàn)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(jié)局?

從當(dāng)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(dāng)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(dāng)于從北京到上海的距離,很難想象對人類來說如此遠(yuǎn)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(xué)家或許會發(fā)現(xiàn)更多有趣的天文現(xiàn)象。

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