天文学家第一次在改变颜色的过程中捕获小行星

去年12月，科学家在小行星带内发现了一颗“活跃”的小行星，夹在火星和木星的轨道之间。由天文学家指定为6478 Gault的太空岩石似乎留下了两条尘埃落叶，其尾流活动与彗星有关，但很少见于小行星。

虽然天文学家仍然对Gault彗星式活动的原因感到困惑，麻省理工学院领导的团队现在报告说，它已经捕获了小行星，在近红外光谱中，从红色变为蓝色。这是科学家第一次实时观察到色移小行星。

“这是一个非常大的惊喜，”麻省理工学院地球，大气和行星科学系(EAPS)的博士后Michael Marsset说。“我们认为我们目睹了小行星在空间中失去了红色尘埃，我们正在看到小行星潜在的新鲜蓝色层。”

Marsset和他的同事们也证实了这颗小行星是防岩石的，小行星的尾部尽管看起来像彗星一样，是由一种完全不同的机制造成的，因为彗星不是岩石，而是更像松散的冰雪球。

“据我所知，这是我们第一次看到岩石上的灰尘，有点像彗星，”Marsset说。“这意味着可能某些负责粉尘排放的机制与彗星有所不同，与大多数其他活跃的主带小行星不同。”

Marsset和他的同事，包括EAPS研究科学家Francesca DeMeo和Richard Binzel教授，今天在“ 天体物理学杂志快报”上发表了他们的研究结果。

有尾巴的岩石

天文学家在1988年首次发现了6478 Gault，并在行星地质学家Donald Gault之后将其命名为小行星。直到最近，太空岩石被认为是相对平均的，大约2.5英里宽，并且在距离太阳2.14亿英里的小行星带的内部区域内与数百万其他岩石和尘埃一起轨道运行。

今年1月，包括美国宇航局哈勃太空望远镜在内的各种天文台拍摄的图像捕获了两颗狭窄的彗星状尾部，尾随着小行星。天文学家估计，较长的尾巴延伸了50万英里，而较短的尾巴长约四分之一。他们得出结论，尾巴必须由数千万公斤的尘埃组成，这些尘埃被小行星主动喷射到太空中。但是怎么样?这个问题再次引起了对Gault的兴趣，此后的研究发现了小行星过去类似活动的实例。

“我们知道火星和木星之间有大约一百万个物体，也许大约有20个在小行星带中活跃，”Marsset说。“所以这非常罕见。”

3月份，他和他的同事们一起寻找Gault活动的答案，当时他们在夏威夷莫纳克亚的NASA红外望远镜设施(IRTF)观察时间。两个晚上，他们观察了小行星并使用高精度光谱仪将小行星的入射光分成不同的频率或颜色，其相对强度可以让科学家了解物体的成分。

根据他们的分析，该小组确定小行星的表面主要由硅酸盐组成，这是一种干燥的岩石材料，类似于大多数其他小行星，更重要的是，它们根本不像大多数彗星。

彗星通常来自太阳系的较冷的边缘。当它们接近太阳时，任何表面冰立即升华，或蒸发成气体，形成彗星特有的尾巴。由于Marsset的团队已经发现6478 Gault是一个干燥的岩石体，这意味着它可能通过其他一些主动机制产生尘埃尾。

一个新的变化

当团队观察到小行星时，他们惊讶地发现，岩石在近红外线中从红色变为蓝色。

“我们在如此短的时间内从未见过如此戏剧性的变化，”共同作者DeMeo说。

科学家表示，他们可能会看到小行星的表面灰尘，在数百万年暴露在太阳下时变成红色，被射入太空，在下方显示出一个新鲜的，辐射较少的表面，在近红外波长处呈蓝色。

“有趣的是，你只需要去除一层非常薄的层来观察光谱的变化，”DeMeo说。“它可能像单层颗粒一样薄，只有几微米深。”

那么什么可能导致小行星变色?研究6478 Gault的团队和其他小组认为颜色转移的原因和小行星的彗星活动可能是由于相同的机制：快速旋转。这颗小行星的旋转速度足够快，可以通过绝对的离心力从其表面掀起灰尘层。研究人员估计，与地球的24小时相比，它需要大约两个小时的旋转周期，每隔几个小时旋转一圈。

“大约10%的小行星旋转非常快，意味着旋转周期为2到3小时，而且很可能是由于太阳旋转它们，”Marsset说。

这种旋转现象被称为YORP效应(或者，Yarkovsky-O“Keefe-Radzievskii-Paddack效应，以发现它的科学家的名字命名)，它指的是太阳辐射或光子对附近小物体的影响虽然小行星将大部分辐射反射回太空，但这些光子中的一部分被吸收，然后以热量和动量再次发射。这产生了一个小的力，数百万年，可以使小行星旋转快点。

天文学家在过去曾观察过YORP对少数小行星的影响。为了确认类似的效果是作用于6478 Gault，研究人员将不得不通过光线曲线检测其旋转 - 测量小行星的亮度随时间的变化。挑战将是透过小行星相当大的尘埃尾部，它可以掩盖小行星光线的关键部分。

Marsset的团队以及其他团队计划研究小行星，以获得进一步的活动线索，当它在下一个天空中变得可见时。

“我认为[该小组的研究]强化了这样一个事实，即小行星带是一个非常有活力的地方，”DeMeo说。“虽然你在电影中看到的小行星场，都是相互碰撞的，但这种说法有点夸张，每时每刻都会发生很多事情。”

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