翻看十年前的旧合照,我们有时会发现,当年只顾看镜头前的人,竟没注意到背景里有间老店,或角落里有个熟悉的身影。照片没有改变,只是时隔多年,我们才看见从前忽略的细节。天文学家保存的天空影像,也像一册不断增厚的相簿。有些太阳系的邻居早已进入镜头,却直到最近,才从密密麻麻的星光中被认出来。
10月27日,国际天文学联合会小行星中心公布了一颗新发现的天体,编号2026 ED138。它由智利的鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)发现,目前距离太阳约为日地平均距离的46倍,阳光要走六个多小时才能到达。这个天体的直径初步估计约600至1500公里,是一颗矮行星候选者。这么大的邻居,为什么直到现在才被认出来?答案不只在于望远镜能看多远,也在于我们如何辨认已经拍下的东西。
从拥挤星光中认出熟面孔
发现的起点,是一批存放在电脑里的观测资料。10月13日晚,天文学家霍尔曼(Matthew Holman)运行他与同事开发的搜索程序,比对鲁宾天文台今年较早前记录的光点,寻找那些在不同夜晚、不同位置出现,却可能属于同个移动天体的记录。2026 ED138由此浮现。它的亮度与距离显示,这个天体可能大得不寻常,让霍尔曼一度怀疑是否出了差错。
随后,团队找到更多观测记录,甚至在其他巡天项目的旧影像中,认出它早在2016年便留下身影。它并非刚刚闯入太阳系,而是早已进入人类的镜头。把跨越十年的观测位置连起来,让研究者得以更准确地确定它的轨道。
鲁宾天文台的特别之处,不只是望远镜口径大,更在于它会连续十年反复拍摄南天,记录天空中细微的变化。单张照片里,一个遥远天体可能只是毫不起眼的光点;但将不同夜晚的影像连起来,它相对于背景恒星的缓慢移动便可能显现。问题是,电脑必须从数十亿笔探测记录中,找出哪些光点属于同一个天体。这不仅考验望远镜的灵敏度,也考验演算法辨认规律的能力。
这个天体之所以被漏掉,原因有二:一是位于偏南天空,过去巡天搜寻的覆盖并不均匀;二是靠近银河平面,背景挤满恒星。在那里寻找一个缓缓移动的光点,就像在下班时段的莱佛士坊地铁站认一张熟面孔:对方没有躲起来,只是周围的人太多,所以难以辨认。唯有反复拍摄,再用程序比对移动轨迹,才有机会从拥挤的星光中把它认出来。
海王星轨道以外的柯伊伯带(Kuiper Belt),分布着许多由冰和岩石组成的小世界。它们保存了太阳系形成早期的物质,轨道也可能留下巨行星迁移时的扰动痕迹。2026 ED138的轨道相对于太阳系主要行星的轨道平面倾斜将近25度,可能与过去受到海王星引力扰动有关。研究这些遥远天体,不只是给地图添上名字,也是在追查太阳系如何变成今天的模样。
看见光点不等于知道大小
不过,认出一个天体,不代表已经知道它有多大。对于遥远、无法直接看清轮廓的目标,望远镜首先测得的是亮度。知道距离后,研究者仍要面对另一道难题:亮度同时取决于大小和表面的反射能力。一个小而亮的天体,可能与一个大而暗的天体一样亮,就像远处一小块白布和一大片深色布,反射到我们眼中的光量可能相近。
在距离和观测条件相同的情况下,反射光量大致与直径的平方成正比,也随反射率而变化。直径相差两倍半,反射率只要反向相差约六倍,亮度便可能相近。2026 ED138的“600至1500公里”,就是采用不同反射率假设后得到的估计范围,并非已经量出了确切直径。
要进一步区分“大而暗”和“小而亮”,可以测量天体自身发出的热辐射。天体吸收阳光后,会以红外线等波段向外辐射能量;结合反射的可见光、热辐射和相关模型,便能更准确地估计大小与反射率。另一种办法是“掩星法”(stellar occultation):当天体恰好遮住背景恒星,不同地点的观测者记录星光消失与恢复的时刻,再结合影子扫过地面的速度,便能推算出天体的投影轮廓。
它有资格成为矮行星吗?
矮行星并没有一条简单的直径分界线。按照国际天文学联合会的定义,它绕太阳运行,不是卫星,自身引力足以使整体形状接近球形,却未在轨道邻域取得动力学上的主导地位。这不等于附近必须空无一物;而一个天体能否被自身引力“捏圆”,也与材料性质和演化历史有关。因此,2026 ED138仍须更多观测,才能确认它是否符合矮行星的定义。
2006年冥王星被重新归类为矮行星,曾让不少人惋惜。对于2026 ED138,除了它该叫什么,我们更想知道它由什么组成,经历过怎样的变化。认出它,只是了解它的开始。
未来,鲁宾天文台将持续拍摄南天,寻找更多尚未被认出的邻居,而旧影像也会随新线索显出新意义。就像翻看多年前的合照,当我们终于认出角落里的那个身影,才发现它一直都在那里。下一个陌生世界,也许早已藏在我们的相簿里。
