天文史上的今天 | 冥衛一「卡戎」的發現

08-13

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1978年6月22日晚，美國海軍天文台的天文學家發現了冥王星的第一顆衛星：冥衛一（卡戎）。

這張照片里，你看到了什麼？

左側和右側兩幅圖像有什麼差別？

對，左側的圖像右上方似乎有一個「腫塊」——這是冥王星最大的衛星——冥衛一在1978年6月22日被發現時，科學家們所觀察的照片。

有時候，偉大的發現就隱藏在細節之中。

冥王星身上的「腫塊」？

美國海軍天文台的天文學家詹姆斯·克里斯蒂（坐者），他在1978年6月22日晚，發現了冥王星的第一顆衛星

來源：wiki

自從1930年發現冥王星以來，這顆曾經的第九大行星一直就是「孤家寡人」。因為距離太過遙遠，人們對它的了解幾乎就停留在一個模糊的光點上。

但在1978年，情況第一次發生了變化。

這一年的6月22日夜間，美國海軍天文台的天文學家詹姆斯·克里斯蒂（James Christy）正在對由1.55米望遠鏡拍攝的圖像底片做例行檢查。拍攝這些照片的目的是為了更好地確定冥王星的軌道，以便編製更加精細的星曆表。

美國海軍天文台設在亞利桑那州弗萊格斯塔夫的1.55米反射鏡，這是發現冥衛一時使用的望遠鏡

來源：http://www.ceravoloimages.com

突然之間，克里斯蒂注意到有幾張圖像中的冥王星似乎不那麼「圓」。一開始他懷疑是不是底片問題導致的，但是同一張底片上背景恆星的亮點並沒有出現拉長的情況；而在其他底片上，冥王星的亮點又再次變圓了。

這一情況引起了克里斯蒂的興趣，他檢索了天文台此前拍攝的冥王星圖像檔案，結果注意到了更多的光點「拉長」的情況，似乎冥王星上長出了一個「腫塊」，並且他還進一步注意到，這個「腫塊」似乎還會隨著時間推移，相對背景恆星改變位置。

冥衛一的發現照，左側圖像中，冥衛一位於冥王星旁側，右側圖像中，由於圍繞冥王星公轉，冥衛一被冥王星遮擋，看不到

來源：NASA

在排除了底片或技術原因導致的誤差可能性之後，克里斯蒂腦海中剩下的唯一可能性就是：這是一顆冥王星的衛星！這顆此前未知的衛星在距離冥王星大約1.96萬公里的未知上運行，圍繞冥王星轉動的周期大約僅有6天左右。

1978年7月7日，這項發現以國際天文學聯合會（IAU）中央天文電報局第3241號公報的形式正式向國際天文學界通報，在公報中，這顆新發現的冥王星衛星被賦予1978P1的臨時編號。

國際天文學聯合會（IAU）中央天文電報局第3241號公報原件截圖，其中一開頭就宣布了「1978P1」的發現

來源：IAU

對此，克里斯蒂建議將這顆新衛星命名為「卡戎」（Charon），這是希臘神話中冥界擺渡人的名字，非常符合冥王星衛星的定位，因此這一命名得到了採納。更多時候，我們將其稱作「冥衛一」。

冥衛一的發現具有重大意義，它的發現讓天體物理計算有了抓手。天文學家們藉助對冥王星-冥衛一之間相互運動的觀察，大大提升了對冥王星質量和直徑的計算精度，他們還計算出了冥衛一的質量和直徑，發現其直徑大小几乎相當於冥王星的一半，質量也達到冥王星的1/7左右。這是難以置信的比例，以地月係為例，月球的直徑是地球的1/4，質量則是地球的1/81。

冥王星-冥衛一繞轉示意圖，他們在圍繞共同質心運行

來源：NASA

如此小的質量差距，讓冥王星-冥衛一系統的質量中心位於冥王星之外，也就是說，嚴格意義上看，冥衛一併沒有圍繞冥王星公轉，而是冥王星和冥衛一一同在圍繞著它們共同的質量中心在運行。從這個角度看，說它們是矮行星-衛星關係似乎不太合適，說它們是「雙矮行星」關係可能反而更符合事實。

不過，儘管發現了冥衛一，但冥王星仍然太過遙遠，冥衛一距離冥王星又那麼近，從地球上一直難以開展有效觀測。這種情況直到1990年哈勃空間望遠鏡的升空才開始出現改觀。

再來看一張，相互繞轉的情況更清楚

來源：wiki

在冥衛一被發現之後長達30多年，它一直被認為是冥王星唯一的一顆衛星。然後，人類歷史上第一次開展的冥王星探測項目開始了。

為了讓「新視野」號探測器飛越冥王星附近時不會莫名其妙一頭撞上其他未知的小衛星，科學家們利用哈勃望遠鏡對冥王星周圍空間進行了搜尋，看看究竟有沒有其他小衛星。這樣做的結果是在2005年發現了冥衛二（Nix）和冥衛三（Hydra），然後再2011年和2012年又分別發現了冥衛四（Kerberos）和冥衛五（Styx）。