藐视洛希极限，太阳系边缘惊现诡异光环：物理学规律靠不住了？

一个在“洛希极限”外运行的环。

“创神星”环的存在似乎违反了物理学规律。ESA

2月8日发表在《自然》杂志上的一篇论文称，在海王星轨道以外“柯伊伯带”内运行的“创神星（夸欧尔，Quaoar）”有一个在“洛希极限”外运行的环。根据一般看法，这样一个环是不可能存在的。

“创神星”发现于2002年，直径1121千米，是太阳系第七大矮行星。“创神星”有一个直径160千米的卫星“创卫一（维沃特，Weywot）”。

天文学家在2018至2021年期间的观测中发现，“创神星”有一个环。

行星、矮行星乃至小行星有环并不是奇怪的事。土星有一组巨大而美丽的环，木星、天王星和海王星各有一组暗淡的环，就连矮行星“妊神星（Haumea）”和小行星“查里克洛（Chariklo）”也有环。但所有这些环都运行在“洛希极限”内。

“创神星”的环是天文学家在“创神星”引起的“掩星”事件中发现的。当“创神星”从比其明亮的后方恒星前通过时，后方恒星会短时变暗。类似的现象也被用来寻找围绕其他恒星运行的所谓系外行星。

在分析后方恒星亮度的变化时，研究人员发现在“创神星”本体导致的亮度下跌前后，各有两次幅度较小的亮度下跌，并据此推断“创神星”可能有一个环。

这个环距离“创神星”中心3885千米，远在“洛希极限”外。而根据一般看法，具有一定密度的环在“洛希极限”外不可能存在。在“洛希极限”外，小天体不会瓦解成环。

研究人员认为，如果测算没有错误，那么“创神星”的环将是迄今为止发现的第一个运行在“洛希极限”外的行星环。它也表明“洛希极限”可能并不能决定环的位置。

研究人员在实验和计算中发现，“弹性碰撞”可以制造出这样一种远离本体的环；同时“创神星”环和“创神星”轨道间的特殊共振关系，可以使这个环得以保留在“洛希极限”外。但究竟是不是这个原因导致“创神星”拥有一个远在“洛希极限”之外的环还有待验证。

“洛希极限”是一大一小两个天体（如行星及其卫星）之间，因引力互动引起潮汐效应，导致较小天体解体的一个极限距离。小天体在进入其与大天体之间的“洛希极限”后便会解体，其碎片会变成大天体的环。而在“洛希极限”外，小天体能够保持完整。“洛希极限”由19世纪法国天文学家爱德华·洛希（Édouard Roche）首先计算得出，分为流体“洛希极限”和刚体“洛希极限”两种。

参考
A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche limit
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05629-6