天文|一波三折,起起伏伏的冥王星命运——行星OR非行星,何去何从?

1930年1月23日、24日 , 一位在亚利桑那州弗拉格斯塔夫工作的年轻天文学家 , 正在一片小夜空上拍摄恒星位置的照片 , 寻找可能预示着太阳系边缘某处运动的异常现象 。 他拍下了照片 , 然后把它们放在一边 , 没有意识到他已经找到了他一直在寻找的东西:太阳系的第九大行星 。

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寻找行星
冥王星的出现源于对太阳系行星的搜索 。 18世纪 , 随着天文学的发展 , 望远镜变得越来越强大 , 天文学家利用望远镜寻找到了很多行星 。 1781年3月 , 威廉·赫歇尔爵士第一次观测到了天王星 , 起初天文学家认为它是一颗恒星或彗星 。 这成为了后续天文学家发现太阳系新特征的一部分 。 在天王星被正式认定为一颗行星后 , 天文学家们开始陆陆续续确认其他行星 。 1801年 , 在火星和木星之间发现了一颗名为谷神星的新行星 。 后来 , 谷神星被降级为一种新的天体 , 即小行星 。 谷神星的发现帮助天文学家预测了整个太阳系的其他行星 。

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天文学家观察天王星和它的轨道时 , 他们注意到一些细微的变化:在太阳系更远的地方 , 有一些大的东西在影响这个气态巨星 。 1821年 , 天文学家亚历克西斯·布瓦尔发表了天王星轨道的详细信息 。 根据他的数据 , 来自英国的约翰·库奇·亚当斯和来自法国的乌尔班·勒维耶独立预测了一颗新行星的位置 。 利用勒维耶提供的数据 , 一位名叫约翰·戈特弗里德·加勒的德国天文学家开始寻找这个未知的天体 , 在1846年9月23日 , 他在预测的地点附近观察到了它 。 海王星是迄今为止发现的最远的行星 , 在发现它不久后 , 天文学家开始预测位于太阳系的远处的其他行星 。

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许多天文学家认为 , 天王星和海王星的轨道似乎表明了另一个天体的存在 , 因为存在某种东西改变了它们围绕太阳的运动 。 在1877年到1930年间 , 天文学家们提出了许多理论 。 他们预测海王星以外的任何地方都可能存在一到五颗行星 。 然而 , 天文学家珍·巴普蒂斯特·加约重新进行了行星轨道的计算 , 计算结果推翻了这些结论 。 于是 , 天文学界在很大程度上放弃了海王星之外还有另一颗行星的想法 。 然而 , 也有一些天文学家持乐观情绪 。 美国天文学家威廉·h·皮克林就是这样一位天文学家 , 他曾预言海王星之外有一颗行星O , 以及从P到U的行星P , 所有这些都被推翻了 。 而另一位美国人珀西瓦尔·洛厄尔提出了他称之为行星X的天体存在理论 。

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行星X
洛厄尔起初是剑桥地区的一位商人 , 后来他对天文学产生了兴趣并持续了终生 。 1893年 , 他资助了亚利桑那州弗拉格斯塔夫的一个天文台 。 1905年 , 他开始寻找太阳系的第九大行星 。 他以对天王星和海王星的原始观测为基础 , 根据提修斯-波德规则做出假设 。 提修斯-波德规则描述了太阳系中行星的相对位置 。 这一假设帮助天文学家在1801年发现谷神星 , 但对其他行星的用处有限 。 洛厄尔利用他的天文学知识 , 余生都在天空中寻找那个"猎物" 。 然而 , 直到1916年去世 , 他也没有发现那颗行星 。

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在洛厄尔去世后 , 洛厄尔遗孀针对他的遗产和以他的名字命名的天文台提起了诉讼 , 这起法律诉讼长达数年 , 导致天文台停止了对这颗行星的寻找 。 1927年 , 当这个问题得到解决时 , 洛厄尔的侄子罗杰·洛厄尔·普特南又开始寻找他叔叔痴迷的行星x 。 1929年 , 他请了一位年轻的天文学家克莱德·威廉·汤博来协助寻找 。 在接下来的几年里 , 汤博拍摄了30多万张天空的照片 。 这是一项艰苦的工作:为了发现移动的天体 , 他必须按顺序比较每个图像 , 试图发现在夜间从一个点移动到另一个点的单个天体 。

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2月18日 , 他检查了前一个月拍摄的两张照片 , 发现了这个移动天体——一个微弱的亮点 , 从一张照片跳到另一张照片 。 从而 , 掀开了太阳系第九大行星的神秘面纱 。
洛厄尔天文台在3月13日向全世界宣布了这一发现 , 选定的日期不仅与珀西瓦尔·洛厄尔的生日重合 , 还与一个半世纪前发现天王星的时间重合 。 这个消息引起了全世界的关注 , 天文台认为这个发现验证了创始人洛厄尔的猜测 , 但是其他天文学家并不这么认为 。 在宣布这一消息时 , 这颗行星还未命名 , 天文台向社会各界征求建议 。 一千多条建议如潮水般涌来 , 最后他们选定了冥王星 , 这是11岁的威尼西亚·伯尼提出来的 。分页标题

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天文界对这个发现一直存在争议 。 在之前 , 天文学家已经观测到这颗行星;事实证明 , 是洛威尔自己想象出了这张照片 。 冥王星似乎并没有被认出来 , 部分原因是它在夜空中太过模糊 。 更重要的是 , 虽然冥王星确实是在人们估计的地方被发现的 , 但这些预测都是以一个更大的气态天体为前提的(洛厄尔曾预测有一颗质量是地球六倍的行星) , 类似于其他外行星 。 冥王星似乎太小了 , 无法对它最近的轨道邻居施加很大的力 。
然而 , 在接下来的几十年里 , 天文台开始监测冥王星 , 并在进行更详细的观测时修正其大小 。
上世纪五六十年代 , 天文学家使用更强大的望远镜 , 最终确定冥王星并不昏暗 。 事实上 , 它能够反射相当数量的光;它的质量比预期的要小 。
1978年 , 美国海军天文台的天文学家发现冥王星拥有卫星:它有一个“月亮” 。 天文学家詹姆斯·克里斯蒂仔细观察了这颗行星的照片 , 发现它的一侧出现了一个凸起 , 然后这个凸起又消失了 。 由于图片的分辨率太低 , 很难发现它 。 这颗名为卡戎的卫星比它的母星还要小 , 直径只有750英里 。 这一发现使天文学家得以测量行星的质量 , 并进一步将其修正到地球质量的0.2% 。 几十年后又发现了四颗卫星:2005年发现的冥卫二和冥卫三, 2011年发现的冥卫四, 2012年发现的冥卫五 。

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冥王星仍然是太阳系边缘的一个奇葩 。 旅行者号的两次任务都是在离开太阳系时错过了这颗行星 , 但随着哈勃太空望远镜的启动 , 科学家们有了一种新的工具来观察这颗行星 。 1990年 , 哈勃太空望远镜第一次拍摄到了这对行星的照片 。 与此同时 , 科学家们开始在太阳系的末端发现新的天体 , 现在称其为柯伊伯带 。
行星是什么?如何定义?
2005年 , 天文学家在冥王星之外发现了一颗新天体 , 这引发了对太阳系天体定义的新讨论 。 自2003年以来 , 科学家们一直在用新的计算机程序扫描天空 , 这使定位一颗行星变得更容易一些 。 在2004年至2005年间 , 科学家们发现了几个新的天体:妊神星、鸟神星
和阋神星 。 阋神星被发现比冥王星大 , 最初天文学家认为它可能是太阳系第十颗行星 。
后来 , 关于天体分类的问题在天文界引发了一场争论 , 国际天文学联合会决定召开会议来解决这个问题 。 传统上,在太阳系内对天体的分类有:岩石行星,气态巨行星和卫星,但随着1801年小行星的发现,急需一个新的定义,重新分类天体 。 虽然冥王星最初被归类为一颗行星 , 但随着天文学家对它的体积地不断修正 , 显然 , 它的体积相对太阳系的一些卫星都要小得多 。 在太阳系中发现的其他大小相仿的天体表明 , 需要对其进行新的分类 。
经过长时间的争论 , 国际天文学联合会提出了三个行星分类标准:
一颗行星应该满足:
围绕太阳运行;
有足够的质量来维持流体静力平衡(接近圆形);
并且围绕其轨道的邻近区域没有其他天体 。
【天文|一波三折,起起伏伏的冥王星命运——行星OR非行星,何去何从?】根据新的分类标准 , 国际天文学联合会确定冥王星不符合归类为一颗行星的标准 。 根据与它周围天体的体积的比较:国际天文学联合会认为它属于一个新的类别:矮行星 。 虽然冥王星的分类改变了 , 但它并不是唯一的矮行星:谷神星也被重新归类为矮行星 , 而且人们认为柯伊伯带的许多其他天体也会符合同样的分类 。

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冥王星的重新分类引起了社会的极大讨论 , 不仅有从小就知道冥王星是一颗行星的普通大众 , 也有天文学家 , 他们指出了定义中的一些缺陷:从技术上讲 , 像地球和火星这样的行星可以被归类为矮行星 。 此外 , 新墨西哥州和伊利诺伊州的州议会通过决议 , 宣布冥王星将永远被视为一颗行星 。 2008年 , 一个新的定义发布了 , 冥王星 , 它是外海王星矮行星 。
新视野号
1990年 , 天文学家开始计划前往冥王星的任务 。 但是项目成员遇到了问题 , 项目最终被取消了 。 然而 , 在21世纪头十年的中期 , 这个项目又重新开始了 , 在几次延迟之后 , “新视野号”任务于2006年1月19日发射 。
这一任务的目的是飞向冥王星 , 并围绕它近距离飞行 。 为到达太阳系外围所需的速度 , 减速是不现实的 , 所以它的另一个任务是探索柯伊伯带的部分区域 。
2014年12月 , 飞船被重新激活 , 在接下来的几个月里 , 开始以每秒1千字节的速度传回信息 。 在2015年6月和7月期间 , 探测器传回了这颗矮行星迄今为止的第一张详细照片 。 它将在7月14日经过这颗天体 , 然后探索太阳系的外围 。 飞船上还载着克莱德·汤博的骨灰 。分页标题
作者: Andrew Liptak
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