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创神星不是圆球,它的卫星也被称出了质量

在遥远的海王星之外,海王星外天体绕太阳一周需要两个多世纪。其中大多数较大的天体是在21世纪初发现的,因此我们只看到了它们轨道的一小段——而且一直是从几乎相同的角度观看。对于**(50000)创神星**来说,在本文所用的观测期间,这个角度只变化了1.7度。仅凭一个视角推算三维形状,就像凭一面墙上的影子去猜一个土豆的形状。

观察远方形状的两种方法

天文学家有两种工具。

  • 光变曲线。 天体自转时,亮度会发生变化。球体或扁球从各个方向看都一样,所以亮度保持平稳——除非其表面的暗斑或亮斑让每转一圈出现一个峰值。在三个方向上被拉伸的天体,即三轴椭球体,每自转一周会两次展示其最大的一面:每转一圈出现两个峰值。
  • 恒星掩星。 当天体从一颗恒星前方经过时,位于其路径上的观测者会看到恒星短暂消失。每位观测者都记录下一条横穿天体轮廓的线,称为“弦”。几条弦能给出轮廓的一张快照;在不同时刻发生的多次掩星,就像一种断层扫描。

创神星位于天空中恒星密集的区域。这对掩星观测有利——掩星事件很多——但对光变曲线不利,因为邻近的恒星会造成干扰。迄今最好的模型把创神星描述为一个扁球,并且需要一个巨大的表面斑点来解释它的亮度闪烁。

三十七个影子

巴西国家天文台和LIneA实验室、巴拉那联邦理工大学、西班牙安达卢西亚天体物理研究所以及巴黎天文台的朱利亚诺·马尔戈蒂(Giuliano Margoti)及其同事,建立了一种能同时拟合掩星和光变曲线及其不确定性的方法。

他们向这一方法输入了2011年至2025年间观测到的37次恒星掩星——108条弦,创神星边缘上的214个点——外加一条用现代工具重新处理的2003年光变曲线,以及哈勃空间望远镜在2024年和2025年获得的新测光数据。模型以一个假设为锚点:创神星的自转轴与其环的轴相同。

由37个面板组成的网格,每个面板显示一个线框椭球体,蓝色的弦横穿其上,并有一个点标示每次事件的日期。

拟合得到的创神星形状与2011年至2025年37次掩星逐一对照:蓝线是恒星消失处的弦,红色标出其不确定性,绿色虚线是什么也没看到的最近观测者。——图4,Margoti 等(2026),arXiv:2610.30494。

一个被拉伸的世界

答案是:创神星是三轴的。它的三个半轴分别约为621、547和512公里——因此首尾长度约为1,241×1,093×1,023公里。它的体积相当于一个直径1,116公里的球体,密度为每立方厘米1.66克。它大约每17.68小时自转一周,仅凭这一拉伸形状,就能以同一周期同时再现2003年和哈勃的光变曲线。与掩星边缘的拟合非常紧密:加权离散度为2.1公里。

作者解释了他们现在为何更倾向于这一形状而非扁球形状。旧模型需要一个覆盖近半个半球的斑点,这很难自然形成;还需要为两条光变曲线设定两个略有不同的自转周期。三轴形状则两者都不需要。

凭晃动称出伟沃特

创神星有一颗小卫星,伟沃特(Weywot)。对创神星位置的预报追踪的是这对天体的质心,而掩星则精确定出创神星自身的中心。由于伟沃特具有一定质量,创神星会围绕这一共同质心轻微摆动,方向与其卫星相反。把每次事件中测得的创神星偏移量与伟沃特的位置进行比较——在其中两次掩星中两个天体都被捕捉到,伟沃特的位置是直接观测到的——就能得出它们的质量比。

结果:伟沃特的质量约为1.5 × 10¹⁸千克,大约是创神星质量的千分之一。它的密度为每立方厘米0.95 ± 0.60克,这个数字比较粗略,因为伟沃特的大小并不确定。这种晃动只有千分之几角秒,对盖亚卫星而言太小,它对如此暗弱天体的单次测量无法分辨,但在掩星观测的能力范围之内,掩星的精度常常优于千分之二角秒。

与自转相协调的环

新的形状对绕创神星运行的物质也很重要。它的引力比此前认为的更不均匀——相关系数约为早先估计值的三倍。在团队的模拟中,位于约2.4倍创神星半径以内的任何物质都会在不到三年内被清除,因此较小的卫星只能在更远处存活。较暗弱的内环与创神星自转的5:7共振位置相差不到20公里——在那个距离上,环中颗粒绕行五圈的时间里创神星恰好自转七圈;如果位于外侧的主环的颗粒沿拉长的轨道运行,主环则可以与2:6共振联系起来——这或许也能解释为什么该环的宽度会围绕创神星发生变化。作者指出了一个保留:他们把创神星视为内部均匀的天体,而它很可能已经部分分化成层,不过他们预计这不会在定性上改变他们的结论。