大风号

小型特洛伊小行星表现超乎预期

04-27 22:28 来自北京

小型特洛伊小行星展现意外特性

要理解太阳系的起源，我们需要关注一些非常奇特的地方。其中一个地方就是所谓的特洛伊小行星，它们与木星共享轨道，分别位于木星前方和后方。但长期以来，这些宇宙时间胶囊对天文学家来说一直是个谜：为什么它们会按颜色分类？较大的小行星群体明显分为两个截然不同的类别——偏红和较不红，因为显然它们在某种程度上都是红色的。日本研究人员最近发表在《天文学杂志》上的一项新研究试图通过仔细观察更小的小行星来解开这个谜题，但他们的发现却引出了一个全新的问题：为什么较小的特洛伊小行星没有同样的颜色分类？

颜色编码通常与较大小行星的类型相对应。例如，属于红色类的小行星通常是D型，这类小行星极为暗淡，被认为富含复杂的有机分子。较不红的小行星则更可能是P型或C型，尽管P型在某些方面与D型更为相似，除了其光谱线的斜率明显比D型更不红。

无论小行星的大小如何，这些类别仍然适用。但要对较小的小行星进行准确成像要困难得多——尤其是在远距离的情况下。一个主要原因是它们旋转得非常快。研究人员决定利用夏威夷8。2米口径的昴星团望远镜上的大视场照相机（SuprimeCam）的最后一次运行来进行这项工作。在此过程中，他们利用了大视场照相机相对于其继任者超大型视场照相机（HyperSuprimeCam）的一个主要优势——它能够快速更换滤镜。

由于较小的小行星自转速度更快，天文学家需要在不同波长下拍摄多幅图像，以平均化其光谱轮廓。若其自转过快，不同滤光片所获取的图像将对应小行星表面已发生变化的不同区域，从而导致对其实际光谱特征的计算失真。超广角相机（SuprimeCam）更快的滤光片切换速度对本项研究至关重要，因为它显著缩短了两次数据采集之间小行星可能发生的自转角度。

研究人员发现了120颗小型特洛伊小行星，并从中筛选出44颗无偏样本，其直径范围约为3公里至约16公里。随后，他们在不到一小时内完成了两次滤光片切换，从而获取了这些无偏样本小行星各个侧面的观测数据。

有了这批新数据，发现了一个明显独特的特征：典型的较大特洛伊小行星可分为两类——偏红或偏不红。而较小的特洛伊小行星则未呈现这种二分现象，其光谱呈现出一条连续、平滑的曲线，在颜色分布上表现为均匀过渡。此外，研究还发现，大小本身并无显著区分作用，偏红类与偏不红类天体的尺寸分布基本一致。

弗雷泽介绍了露西号探测器对特洛伊小行星的探测任务。

这与数十年来对较大特洛伊小行星的观测数据相悖。而这同样也是困扰人们许久的谜团。关于特洛伊小行星的形成有几种理论。其中两种主要理论是：一是它们在木星轨道附近形成，并在木星诞生时被其捕获；二是太阳系形成早期木星自身迁移引发的混乱，使柯伊伯带的大量岩石四处散落，最终被木星引力捕获，成为了特洛伊小行星。

但如果这两种理论中的任何一种是正确的，都无法解释为什么较大的特洛伊小行星会分成两个截然不同的颜色组。毕竟，如果它们来自同一地方，颜色难道不该相同吗？针对这一难题，一种可能的解释被称为碰撞演化模型。该模型认为，当一颗红色特洛伊小行星遭遇灾难性碰撞时，其富含挥发物的表面会被吹散，使其颜色没那么红。

不幸的是，这一新数据与该理论相悖。红色和颜色较浅的物体在小尺寸中的存在比例相同，然而根据该理论，物体尺寸越小，颜色较浅的物体应该显著增多。因此，和所有严谨的科学研究一样，现在是时候收集更多数据了。

幸运的是，我们已经有一个可以达成此目标的任务。露西号正在前往特洛伊小行星群的途中，将于【未来合适时间】开始进行飞掠探测。在其为期六年的任务中，它将探访C型、P型和D型小行星的更大版本，有望解答一些关于这些早期太阳系窗口总体情况的基本问题。而且，我敢打赌，当露西号开始传回一些这些天体的高分辨率图像时，我们人类很难区分红色天体和颜色稍浅的红色天体。但这正是像昴星团望远镜上的大视场相机（SuprimeCam）这类专业相机的用武之地——既然它18年观测任务的最终成果已经发表，它确实值得好好休息一下了。

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