科學

魯賓天文台在冥王星外發現直徑或達1,500公里的第六顆矮行星候選天體

Nadia Okonkwo
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維拉・C・魯賓天文台發現一個位於冥王星之外的冰凍天體,其體積或許足以被列為矮行星。初步估計,它的直徑介於600至1,500公里之間,這將使它躋身海王星以外迄今發現過最大的天體之列。

若能通過後續仍待完成的檢驗,太陽系將迎來第六顆獲正式承認的矮行星,與冥王星、鬩神星、妊神星、鳥神星及穀神星並列。這項發現也展現了魯賓天文台的建置目的:這個天體多年來其實一直清楚可見,卻淹沒在群星之中;直到專為捕捉微弱移動光點而設計的軟體將它辨識出來。

這個天體暫定編號為2026 ED138,由國際天文學聯合會的小行星中心公布。其發現者、哈佛-史密松天體物理中心的馬修・霍爾曼(Matthew Holman),與領導魯賓天文台太陽系科學工作的華盛頓大學馬里奧・尤里奇(Mario Jurić),在華盛頓州斯波坎舉行的美國天文學會行星科學分部年會上共同發表這項發現。

霍爾曼表示:「我最初的反應,是既興奮又難以置信。像這樣的天體非常罕見,因此我立刻開始檢查,到底是我還是程式出了什麼錯。」

尤里奇從世代性的角度形容這項發現。他告訴GeekWire:「發現這麼大的天體、直徑約1,000公里的天體,大概是一代人才會遇到一次的事。這是約20年來發現最大的海王星外天體,而且魯賓天文台是在我們仍為望遠鏡進行試運轉時找到它的。」

魯賓天文台如何從群星中找出緩慢移動的光點

海王星以外的天體在天空中移動得極慢,單張影像無法把它們與恆星區分開來。霍爾曼利用他與天體物理中心同事凱文・內皮爾(Kevin Napier)共同撰寫的搜尋程式,處理魯賓天文台的資料,進而找到ED138。這套程式比對數十億筆移動光點的偵測紀錄,並將一夜又一夜屬於同一個天體的光點連結起來。

在ED138因其亮度與距離而脫穎而出後,尤里奇回頭檢視魯賓天文台的目錄與影像,又找到了20次觀測紀錄。總計而言,位於智利的魯賓天文台西蒙尼巡天望遠鏡,曾在20個夜晚記錄到這個天體30次。小行星研究所的ADAM Precovery服務隨後又在托洛洛山維克托・M・布蘭科4米望遠鏡的暗能量相機歷史影像中找到它,將觀測紀錄往前延伸約一個十年。

為何先前沒有人發現它?ED138的位置接近銀河平面,這片天空帶擠滿數百萬顆恆星,微弱而緩慢的天體很容易消失於背景光源之間。魯賓天文台會反覆拍攝整個南天天空,其軟體也會篩選數百萬到數十億個光點,因此,逆著那片星海緩慢漂移的光點終究會露出蹤跡。尤里奇表示,團隊現在既能回溯也能前瞻:「一旦辨認出新天體,我們就能往回搜尋數個月,有時甚至數十年,在原本沒有人知道該往哪裡找的影像中找到它。」

它的軌道位置

ED138目前距離太陽約46個天文單位,約69億公里,也就是地球與太陽距離的46倍。陽光抵達它所在的位置需時超過6小時。冥王星的平均距離為40個天文單位。

根據美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室的初步軌道計算,ED138與太陽的平均距離約為43個天文單位,軌道距離約在37至49個天文單位之間擺動。在這個距離上,它繞太陽一周約需280年。它的路徑從不會進入海王星軌道之內,海王星距太陽約30個天文單位。

它的軌道相對於行星所在平面傾斜近25度。這樣的傾角使ED138成為天文學家所稱的「熱古典天體」,並暗示在太陽系過去的某個時期,海王星的重力曾將它推離原本的軌道。

它究竟有多大?

目前沒有人直接測量過ED138的尺寸。團隊是根據三項條件推算:它的距離、看起來有多亮,以及對其表面反射光量的估計。最後一項帶來了最大的不確定性。若表面昏暗,便必須有較大的體積,才能呈現與ED138同樣的亮度;若表面覆蓋新鮮、反光的冰層,所需面積便小得多。這正是估計範圍落在600至1,500公里的原因。

這個範圍的兩端,描繪出截然不同的世界。若直徑為600公里,ED138會比小行星帶中的矮行星穀神星還小,穀神星直徑約950公里。若為1,500公里,它便可與直徑約1,430公里的鳥神星,以及約1,540公里的妊神星匹敵。尤里奇目前採用約1,000公里的工作數值,使它歸入直徑約1,100公里的創神星這一類別。直徑約2,380公里的冥王星與約2,330公里的鬩神星則仍遙遙領先。

「約20年來最大」的說法同樣站得住腳。直徑約1,230公里的共工星是在2007年發現。多數知名的大型天體,包括創神星、賽德娜、妊神星、冥神星、鳥神星與鬩神星,都是在2002年至2005年間發現的。

這項發現無法定論的事

ED138是矮行星候選天體,還不是矮行星。依據國際天文學聯合會於2006年採納的定義,矮行星必須繞太陽運行,並擁有足夠重力將自身拉成圓形,也就是所謂的流體靜力平衡狀態,同時又未能清除其軌道鄰域。以ED138推定尺寸而言的冰質天體,預期應該呈圓形,但目前尚未有人證明它確實如此。

它的質量也仍未知。對於如此遙遠的世界,天文學家通常藉由測定衛星的軌道來稱量其質量,而這次公告並未提及任何衛星。它的軌道本身也仍屬初步結果,隨著更多觀測資料到來,將變得更加精確。

即使ED138是圓的,也未必能很快列入官方名單。尤里奇告訴GeekWire:「官方名單自2008年以來一直沒有變動。」他補充說,自己不確定是否有任何仍在運作的程序會審查候選天體。若干尺寸相近的天體,包括創神星與共工星,雖在研究論文中被廣泛視為矮行星,卻仍未列入該聯合會的五顆正式名單。

關於2026 ED138的常見問題

2026 ED138是什麼?

它是一個在海王星以外繞太陽運行的冰凍天體,目前距太陽的距離約為地球距太陽距離的46倍。維拉・C・魯賓天文台發現了它,估計直徑為600至1,500公里,是已知最大的海王星外天體之一。

2026 ED138是矮行星嗎?

尚未正式認定。它是候選天體。要符合資格,必須證明它呈圓形,而這需要後續觀測,例如恆星掩星與熱量測量。即使如此,國際天文學聯合會仍須將它納入名單。

目前有多少顆矮行星?

國際天文學聯合會承認五顆:位於小行星帶的穀神星,以及海王星以外的冥王星、鬩神星、妊神星與鳥神星。天文學家認為其他幾個大型天體,例如創神星、共工星與賽德娜,很可能也是矮行星,但它們並不在官方名單上。

魯賓天文台如何發現它?

由馬修・霍爾曼與凱文・內皮爾撰寫的軟體,將魯賓天文台影像中同一個微弱移動光點的重複偵測紀錄連結起來。進一步搜尋找出30次魯賓天文台觀測紀錄,以及可將其軌跡追溯約一個十年的較早期暗能量相機影像。

接下來會如何發展

霍爾曼是在2026年10月13日晚間,從魯賓天文台於3月4日至7月11日期間收集的資料中發現ED138,小行星中心則在10月27日公布消息。歷史影像可追溯至2016年。魯賓天文台為期十年的時空遺產巡天計畫於2026年6月正式開始。在4月、也就是巡天開始之前,團隊已向小行星中心提交超過11,000顆新小行星,其中包括約380個新的海王星外天體。

下一項工作是證明ED138呈圓形。尤里奇告訴GeekWire,最直接的方法是觀測恆星掩星,也就是天體從背景恆星前方通過、短暫遮蔽其光線的時刻;他指出,考慮到它「位於恆星密集的星場中」,捕捉到一次掩星的機率很高。接下來還會進行熱量測量、建模與光變曲線研究,而要縮小尺寸估計範圍,則需要紅外線觀測。鬩神星的精確尺寸正是透過同樣的掩星技術得出;如今ED138的軌道已知,任何地方的觀測者都能為此規劃。大眾可在魯賓天文台的Orbitviewer應用程式中追蹤這個天體的路徑。

霍爾曼表示:「若確認為矮行星,ED138將加入一個成員極少的世界家族。魯賓天文台會在十年內一再拍攝整個南天天空,因此,任何藏在早期巡天略過區域中的其他天體,如今都已在可觸及的範圍內。」

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