双子座流星雨从何而来?

小夏 科学 更新 2024-01-30

“东风在夜晚盛开万树,吹下来,星星如雨。 如果星星能像雨一样流淌,那将是多么浪漫的景象!我们的星球上确实有一种奇观,叫做流星雨。

双子座流星雨丨 摄影:陈向阳。

什么是流星雨?

古人对流星雨有很多疑问。 中国古人认为流星雨是关系国家命运的重要征兆,因此中国古代书籍中关于流星雨的记载多达180条。 世上公认的最早的对流阵雨记载见于战国时期魏国古墓出土的《竹书编年史》,其中记载了3000多年前的一次流星雨事件:“夏帝十五年,星辰如夜雨落”。 《左传》中也有“星不在夏四,星辰如雨在夜里落”的说法,记载了鲁庄公(公元前687年)四月发生的天琴座流星雨。

我们现在知道,流星是由一组称为“流星体”的宇宙碎片形成的光迹,这些碎片会迅速穿过地球大气层。 轨道相近的流星体被称为“流星群”,当流星群经过地球附近时,一些流星体高速闯入地球大气层,与它们摩擦热量产生热量和消融,流星体表面加热后融化剥落,形成流星轨迹。 这样的事情一直在发生,但大多数是肉眼看不见的。 当一些流星体进入大气层时,它们会像一道亮光划过天空,形成肉眼可见的光学流星,特别亮的被称为火流星。 当流星群与地球相遇时,大量的流星体在短时间内进入地球大气层,形成流星雨。

双子座流星雨的母体。

大多数流星雨来自彗星,例如每年夏天来自斯威夫特-塔特尔彗星109p的英仙座流星雨,以及11月来自坦佩尔-塔特尔彗星55p的狮子座流星雨。 我们将流星雨的**物体称为母体。 在特殊情况星雨也可能来自小行星,我们本期重点介绍的双子座流星雨来自一颗活跃的小行星(3200)phaethon。

法厄同是神话中的太阳神赫利俄斯的儿子,他不熟练地驾驶太阳战车导致他烧伤自己,给世界带来热量。 有趣的是,小行星(3200)Phaethon也因靠近太阳而引发了一次喷发,给地球带来了一场灿烂的流星雨,这与神话相似。

在双子座流星雨的最大值,地球(蓝色)和流星群(弥漫白点)绕轨道最接近 丨资料来源:国际流星组织**。

3200)法厄同的特点在于它的活动,这对于小行星来说是不寻常的,这就是为什么活跃的小行星被认为是彗星和小行星之间的天体。彗星和小行星是两个不同的小天体,但它们的定义有时会相交。

从观测的角度来看,由挥发性物质引起的具有未受束缚大气层的小物体称为彗星,而没有这种大气层的物体称为小行星;

在轨道上,大多数近地小行星来自木星和火星之间的小行星主带,它们的轨道比较接近圆形,可以定期绕太阳运行,而彗星通常来自柯伊伯带或奥尔特云,这也是一个显著的区别

就组成而言,彗星是在原行星盘的雪线外形成的富含冰的小型物体,而小行星是在原行星盘内形成的小型无冰物体。

在大多数情况下,这三种分类是一致的,在少数情况下会出现交叉,近年来活动小行星的发现清楚地表明,小行星和彗星之间的界限并不那么清晰。

2024年,小行星(3200)法厄同被红外天文卫星IRAS(红外天文卫星)勘测发现,暂定名为1983TB,并很快被认为是双子座流星雨的母体,并与双子座流星雨群和几公里尺度的小行星动态联系,统称为法厄同-双子座流星群复合体(PGC)。

小行星 (3200) phaethon

骑行周期: 5235天。

履带半长直径:1271au

近日点:014au

Ahelion:240au

倾角: 223°

偏心率:0890

3200) Phaethon 的有效直径为 5一颗7公里的陀螺形小行星,自转周期约为3在 6 小时时,它在光谱上被归类为 B 型,并呈现出不寻常的光学蓝色,其表面成分可能是脱水的岩石矿物。

3200)法厄同的表面特征丨来源:J hanuš et al.,2016, characterization of near-earth asteroid (3200) phaethon

最初,(3200)Phaethon被认为是不活跃的,直到太阳地球关系天文台-A的日光成像仪(Hi1)首次报告了在近日点附近对(3200)Phaethon的直接观测,并发现这颗小行星在2024年的观测中突然变亮,在近日点后几个小时达到顶峰,并在两天内消退。

3200) Phaethon (黑色) 观察到的亮度与相位亮度丨来源:Jewitt, D, li, j. 2010, aj, 140, 1519

双子座流星雨的奥秘。

最初,人们认为双子座流星座是由于(3200)phaethon的活动。 导致小行星活动的因素有很多,例如旋转不稳定性、热裂纹、撞击、暴露的近地表冰的升华等。 对于(3200)phaethon来说,它没有像彗星那样的水冰挥发性物质,但由于近日点高温环境引起的热裂纹,它有可能处于活跃状态,导致大量灰尘和碎屑从裂缝中喷出。

然而,科学家计算出,一次(3200次)法厄同火山喷发的次数太少,无法维持每年的流星雨数量。 据估计,法厄同在近日点事件中消耗的尘埃质量约为10-10公斤,平均质量损失率为0每秒1-1公斤,与双子座流星雨10-10公斤的质量相比微不足道。 目前,还没有观测到近日点以外的活动事件,因此这种频繁的活动不适用于(3200)法厄同的情况,因此双子座流星雨的**不应该是由于热裂解引起的活动,或者仅热裂解不太可能产生足够多的尘埃质量以达到逃逸速度并喷射。

2024年,SOHO Lasgo拍摄到(3200)Phaethon的粉尘排放图像丨来源:zhang, q, battams, k., ye, q., et al. psj, 2023, 4: 70

后来发现,这次喷发也可能与钠金属在太阳附近升华有关。 2022 年 5 月,Soho Lasco 日冕仪拍摄的彩色图像观察到,(3200) phaethon 变亮,尾巴的钠原子为 5890/589.共振荧光在 6nm D 线上产生。 除水冰外,NA也是近日生区挥发性元素之一。 只有像(3200)phaethon这样不含地表水的天体才可能具有NA驱动的活动,其中小行星表面球粒陨石的na成分挥发并随尘埃逸出。 通过建模,可以很好地模拟目前观测到的法厄同尘埃轨迹,并能利用格林斯坦效应来解释近日点后一天尾部形成的滞后。

格林斯坦效应:在近日点前绕太阳轨道时,Na原子发射的D线与太阳光谱的吸收相吻合,荧光减弱,抑制了Na原子的发射。

3200)Phaethon 尘埃轨迹滞后于近日点丨来源:zhang, q, battams, k., ye, q., et al. psj, 2023, 4: 70

然而,由于活动导致的尘埃质量并不能为双子座流星雨提供稳定的供应,因此需要考虑另一种可能性,即**假设。 该假说表明,(3200)phaethon可能在很久以前就与其他小行星合并为一个大的整体,可能来自主带的Pallas小行星家族。 当轨道演化到近地轨道时,由于太阳附近的高温,出现了几颗小行星碎片和几块碎片,其中最大的包括Phaethon和2005 UD,这是一颗在光谱和轨道上与Phaethon相似的小行星,与双子座流星雨群一起被称为辉通-双子座复合体,即, PGC复合体,其中一些已经成为今天的双子座流星群。此外,阿雷西博射电望远镜观测给出的形状模型表明,撞击法厄同表面留下了大陨石坑,撞击产生的碎片颗粒飞溅也可能与双子座流星雨群有关。

3200) Phaethon 母体破裂神器丨来源:网络。

结语。 科学探索的道路正在一步步向前迈进,虽然双子座流星雨还不能完全确定,但夜空中的每一朵绽放都吸引着我们一步步走向星辰大海。

作者:张欣怡。

编辑:王克超.

*内容仅代表作者观点。

它不代表中国科学院物理研究所的立场。

如有需要,请联系原件***

*:中国科学院紫金山天文台。

编辑:机缘巧合

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