賽德娜 (小行星)

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賽德娜 ⯲
哈伯太空望遠鏡 於2004年拍攝到的賽德娜
?? [1]
發現者 米高·E·布朗 、
乍德·特魯希略 、
大衛·拉比諾維茨
發現日期 2003年11月14日
編號
MPC編號 90377 Sedna
其?名稱 2003 VB 12
小行星分類 外海王星天體
獨立天體 [2]
軌道參數 [2]
曆元 1990年9月26日 ( JD 2 448 160.5)
遠日點 937 天文單位
（1.402×10 14 米）
近日點 76.361 天文單位
（1.1423×10 13 米）
半長軸 518.57 天文單位
（7.7576×10 13 米）
離心率 0.855
軌道週期 大約 4 404 480 日
（12 059.06 儒略年 ）
平均 軌道速度 1.04 千米/秒
平近點角 357.457°
軌道傾角 11.934 °
升交點黃經 144.514°
近日點參數 311.123°
物理特徵
大小 （直徑）995 ± 80 千米 [3]
質量 ?1 × 10 21 公斤 [註 1]
平均 密度 2.0? 克 / 立方公分
表面重力 0.4975 米/秒²
0.4975 千米/秒
?星週期 0.42 日（10 小時） 1
反照率 0.32 ± 0.06 [3]
溫度 ?12 K
光譜類型 （紅色）B-V=1.24; V-R=0.78 [4]
視星等 21.1 [5]
20.5 [6]
?對星等(H) 1.83 ± 0.05 [3]

賽德娜 （英語： Sedna ， 符號 ： ⯲[7] ）?一顆 外海王星天體 ， 小行星 編號? 90377 。?於2003年11月14日由 天文學家 布朗 （ 加州理工學院 ）、 特魯希略 （ 雙子星天文臺 ）及 拉比諾維茨 （ 耶魯大學 ）共同發現，?被發現時是 太陽系 中距離 地球 最遠的大型天然天體。賽德娜目前距離 太陽 88 天文單位 [8] ，? 海王星 與太陽之間距離的3倍。在賽德娜大部分的公轉週期中，?與太陽之間的距離比任何已知的 矮行星候選 都要遙遠。賽德娜是太陽系中?色最紅的天體之一。?大部分由 水 、 甲? 、 ?? 及 托林 （Tholin）所構成。 國際天文聯會 目前?未將賽德娜視? 矮行星 ，但是有一些天文學家認??應該是一顆矮行星 [9] [10] [11] [12] [13] 。

賽德娜的公轉 軌道 是一個 離心率 較大的 ?圓 ， 遠日點 ?計?937天文單位，所以?是太陽系中最遙遠的天體之一，比大部?的 長週期彗星 都還要遠 [註 2] 。賽德娜的公轉週期約?11,400年，近日點約?76天文單位，天文學家可以藉此推斷?的起源。 小行星中心 目前將賽德娜視? 黃道離散天體 ，這類天體是因?海王星向外遷徙造成的引力擾動，?柯伊柏帶散射入高傾斜和高離心率的軌道內。但是這種分類已經引起爭議，因?賽德娜不曾接近海王星，所以海王星的引力擾動無法造成?的軌道如此?圓。一些天文學家認?賽德娜是人類首度發現的首顆 歐特雲 天體 [15] ，其他天文學家則認?賽德娜的?圓軌道是一顆通過太陽系附近的?星所造成的，?可能位在與?生太陽的星團（一? 疏散星團 ）之內，甚至有天文學家認?賽德娜是太陽從其他?星系所捕捉到的天體。有些假說 [16] 認?賽德娜的軌道是 海王星外天體 存在的證據。共同發現賽德娜和矮行星 ?神星 ， 妊神星 ，和 ?神星 的天文學家 米高·E·布朗 認??是目前?止人類發現的外海王星天體中最重要的一顆，因?瞭解?的特殊公轉軌道可能可以得知太陽系的起源及早期的演化資訊 [17] 。

發現 [ ?? ]

位於 聖地牙哥 東北部 ?洛馬山天文臺 的 塞繆爾·奧斯欽望遠鏡 （ 英? ： Samuel Oschin telescope ） （Samuel Oschin telescope）首次在2003年11月14日觀測到賽德娜，當時?洛馬山天文臺正在搜尋 黃道離散天體 [18] [19] 。天文學家 布朗 （ 加州理工學院 ）、 特魯希略 （ 雙子星天文臺 ）及 拉比諾維茨 （ 耶魯大學 ）在當天共同觀測到一個天體在超過3.1小時之內移動了4.6 角分 ，顯示?的距離約?100天文單位。 智利 托洛洛山美洲際天文台 在11月至12月進行的後續觀測及美國 夏威夷州 的 凱克天文台 的觀測顯示?的公轉軌道非常接近?圓。天文學家後來根據塞繆爾·奧斯欽望遠鏡拍攝的老舊照片及 近地小行星追? 拍攝的照片，辨認出賽德娜。天文學家得以更精確的計算出?的軌道及且傾斜角度 [16] 。

米高·E·布朗 在他的網站上說「我們發現的新天體是太陽系最遙遠也是最寒冷的一個，所以我們認??適合用 因努伊特神話 中的 海洋 女神 賽德娜 來命名，傳說?居住在 北極海 的深處 [20] 」。布朗也建議 國際天文學聯合會 小行星中心未來在賽德娜公轉地區發現的天體都應該使用北極地區的神祇 [20] 。這個天體在獲得官方正式名稱之前被公開稱?賽德娜 [21] ，當時?的臨時名稱? 2003 VB 12 。小行星中心主任 布萊恩·馬斯登 認?這種行?違悖命名協議，一些國際天文學聯合會的會員也可能投票反對 [22] 。但是後來?沒有任何天文學家反對這個名稱，也沒有其他名稱被提出，於是國際天文學聯合會在2004年9月正式接受賽德娜這個 名稱 [23] 。國際天文學聯合會也認?未來如果遇到類似的情況，可能可以允許天文學家在官方正式名稱確定之前先公佈天體名稱 [21] 。

西班牙 與美國其他地區（ 亞利桑那州 ）的天文臺也在幾天之內觀測到該天體。美國的 史匹哲太空望遠鏡 當時也正在觀測這個區域，不過?沒有發現?。天文學家後來使用史匹哲太空望遠鏡來觀測賽德娜，?計算出?的直徑上限大約是 冥王星 的四分之三（小於1,600公里） [24] 。

軌道特性 [ ?? ]

賽德娜的公轉軌道與太陽系其他天體的比較

賽德娜擁有離心率非常大的 ?圓 公轉 軌道 ，?的 近日點 及 遠日點 ?計分別約?76天文單位及937天文單位 [25] ，是天文學家觀測到的天體中近日點距離太陽最遙遠的一個 [26] 。賽德娜在天文學家發現?的時候正接近近日點，當時距離 太陽 ?89.6天文單位 [27] ，是人類觀測到距離太陽最遠的太陽系天體。 ?神星 後來在距離太陽97天文單位的位置被天文學家發現，比發現賽德娜的位置更遠。有一些長週期彗星會運行到比賽德娜更遠的位置，不過因?太過黑暗而無法觀測（除非是在接近近日點的時候）。?使賽德娜在2076年抵達近日點，太陽仍然只是天空中一個非常明亮的?星，只比滿月還要明亮100倍，而且因?太過遙遠，所以無法用肉眼觀測到圓盤面 [28] 。

?德娜的公轉周期約?11,400年 [25] ，會在2075年末 [29] [2] 至2076年中 [6] 之間通過近日點，而賽德娜也會在2114年追過?神星，成?距離太陽最遠的球狀天體 [6] 。

根據 法國 尼斯 蔚藍海岸天文臺 （Observatoire de la Cote d'Azur）天文學家 哈洛·F·李維森 （Harold F. Levison）與 阿勒山卓·摩比德里 （Alessandro Morbidelli）的?究顯示，賽德娜目前軌道形成的原因可能是一顆?星在太陽系形成後的1億年間曾近距離的通過（小於800天文單位）該天體附近，或一顆與太陽同時形成的?星後來從太陽系分離出去所造成的 [30] 。他們也提出?一種解釋：賽德娜可能是在一顆質量?太陽20分之一的 褐矮星 附近所形成的，後來在褐矮星通過太陽系的時候被太陽所捕捉到。雖然這種情況發生的機率更低，但是?可能更精確的解釋賽德娜的形成。

天文學家戈麥斯則提出?一種解釋，認?賽德娜受到一顆位於 內奧爾特雲 的未知行星所干擾。最近的模擬顯示賽德娜可能受到一顆位於2,000天文單位或更近的天體（質量與海王星相當）所擾動，或是一顆具有 木星 質量的天體（距離5,000天文單位），甚至是一顆位於1,000天文單位、質量類似地球的天體所影響 [31] 。

小行星148209 是?一顆擁有類似賽德娜軌道的天體，雖然?沒有那?極端的軌道：?的近日點?44.3天文單位、遠日點則是394天文單位，軌道週期則是3,240年。?的軌道可能也?賽德娜一樣受到類似的影響。

天文學家剛發現賽德娜時，認??的自轉週期擁有相當長，介於20到50天之間 [28] 。天文學家推論這樣長的自轉週期是大型 衛星 引力拉?所造成的，例如 冥衛一 ，因此天文學家嘗試尋??的衛星。但是根據 哈伯太空望遠鏡 於2004年3月作出的觀測結果，天文學家?未發現有衛星繞其公轉 [32] 。而 多鏡面望遠鏡 後續的觀測則顯示賽德娜的自轉週期約?10小時，符合賽德娜的大小應該具有的情況 [33] 。

物理特徵 [ ?? ]

賽德娜的想像圖

賽德娜的 ?對星等 ?1.8等 [34] ， 反照率 ?計?0.32 [35] ，因此推?出賽德娜的 直徑 約?1,000公里 [3] [35] [36] 。當?在2003年被天文學家發現時，是人類自1930年發現 冥王星 以來在太陽系所發現的最明亮天體。賽德娜的發現者在2004年認??的直徑上限?1,800公里 [37] ，不過天文學家在2007年使用 史匹哲太空望遠鏡 觀測賽德娜後，認??的直徑上限在1,600公里以下 [24] 。 赫雪爾太空望遠鏡 在2012年的觀測結果顯示賽德娜的直徑?995±80公里，比冥衛一還要小 [3] 。因?賽德娜沒有任何衛星 [38] ，所以天文學家無法?計出?的質量，除非發射太空船來近距離探測?。假設?的密度與冥王星相當，?2.0公克/立方公分，那?賽德娜的質量約?1 × 10 21  千克。

托洛洛山美洲際天文台的觀測顯示賽德娜是太陽系中最紅的天體之一，?色類似 火星 。雙子星天文臺的乍德·特魯希略及他的同事認?賽德娜呈現出的暗紅色是因? ? ?澱物或簡單有機化合物長期暴露在 紫外線 下所形成的 托林 覆蓋在表面的結果，就像在小行星 佛拉斯 上所發現的一樣 [39] 。賽德娜表面的物質與光譜相當均勻，可能是因??距離太陽過於遙遠，?少受到其他天體的影響，所以不像 飛龍星 那樣暴露出內部構造 [40] 。賽德娜與兩顆非常遙遠的天體（ 小行星87269 及 小行星308933 ）、 半人馬小行星 小行星5145 的?色相當，就像外側的 傳統古柏帶天體 一樣，表示?們都有相同的起源 [41] 。賽德娜表面的 甲? ?或水??少，與冥王星或 冥衛一 相異。

特魯希略及他的同事認?賽德娜的表面由60%甲??及70%水?所構成 [42] 。甲??受到輻射照射後， 托林 得以在賽德娜的表面形成 [43] 。巴魯希及他的同事在比較賽德娜與 土衛六 之後，發現該天體擁有甲?及?氣的微弱 譜線 。根據這些觀測結果，他們認?賽德娜的表面由24% 托林 （類似 土衛六 ）、7% 無定形? 、26% 甲醇 ?與33%甲?所組成 [44] [45] 。史匹哲太空望遠鏡 紅外線 光度測量在2006年確認賽德娜的表面存在甲?及水? [43] 。天文學家認??的表面可能至少在短暫時間內有?氣存在，所以?可能擁有 大氣層 。賽德娜表面的最高溫度在接近太陽的200年當中會超過35.6K（?237.6 °C），可以讓固態??階段轉變成β階段，與土衛六相似。?氣在35K的 蒸氣壓 是14微巴 [45] 。然而賽德娜的深紅色 光譜斜率 顯示 有機化學 高度集中在表面，微弱的甲? 譜線 表示?表面的甲??不是新生成的。天文學家由此推斷賽德娜的表面太過寒冷，所以甲?無法蒸發，然後像 雪 一樣落在表面上（類似土衛六，冥王星?可能也有這種情況） [43] 。天文學家經由 放射性 過程?生的內部加熱現象，認?賽德娜的地表下可能擁有液態水構成的 海洋 [46] 。業餘天文學家可以使用先進的 電腦 軟體及長時間的曝光攝影來搜尋賽德娜 [47] 。

族群 [ ?? ]

藝術家 所想像的塞德娜地平線，可以見到 銀河 、太陽、 心宿二 及 角宿一

除非這次發現只是僥倖，否則天文學家?可能偵測到其他類似塞德娜這樣軌道?高度?圓的天體，天文學家?計還有40至120個這類天體存在塞德娜運行的區域內 [16] [35] 。 小行星148209 的公轉軌道類似塞德娜，近日點?44.3天文單位，遠日點?394天文單位，公轉週期?3,240年，其形成的過程可能?塞德娜相同 [30] 。

天文學家提出每一個解釋塞德娜?圓軌道的機制都明確顯示出這樣天體結構及力學模式。如果海王星外天體存在，所有類似的天體都會有相當的近日點（約80天文單位）。如果塞德娜是從?一個旋轉方向與太陽相同的?星系所捕獲的話，這樣的天體都會有低傾斜角， 半長軸 ?100至500天文單位。如果?是從?一個旋轉方向與太陽相反的?星系所捕獲的話，將會形成兩個群體，一個會有低傾斜角的軌道，?一個則有高傾斜角的軌道。?星的重力將會導致天體近日點及傾斜角分散開來，角度及數量都是相異的 [48] 。

天文學家從這類天體獲取的大量數據可以決定?一種情況比較有可能發生。 布朗 在2006年說「我稱塞德娜?早期太陽系的 化石 紀錄。最後，當其他化石紀錄被發現後，塞德娜將會?助我們了解太陽如何形成及太陽形成時有多少?星曾經接近過」 [17] 。布朗在2007年至2008年間進行一次觀測，試圖尋?塞德娜這類天體的其他成員。這次觀測將範圍延伸到1,000天文單位，?發現大型外海王星天體 小行星225088 ，但是沒有觀測到任何類似塞德娜的天體 [49] 。後續新的電腦摹擬資料顯示類似塞德娜的天體約有40個可能出現在這個區域 [49] 。

起源 [ ?? ]

哈伯太空望遠鏡所拍攝的賽德娜

天文學家布朗在公佈發現賽德娜消息的論文中將賽德娜視?人類首次觀測到的 奧爾特雲 天體。奧爾特雲是包圍著太陽系的球體雲團，佈滿不少 彗星 ，距離太陽約一光年。賽德娜的近日點?76天文單位，所以不像 黃道離散天體 的軌道會受到海王星引力的影響 [16] 。因??比其他假設的奧爾特雲天體還要接近太陽， 軌道傾角 與行星及 古柏帶 約成一直線，所以他們將賽德娜視?「內奧爾特雲天體」，位於古柏帶及奧爾特雲之間的區域 [18] [19] 。

如果賽德娜是在目前所在區域內形成的話，太陽的 原行星盤 至少延伸至75天文單位的地區 [50] 。賽德娜原本的公轉軌道必定是 圓形 的，除非?是藉由其他小型天體 吸積 而成的，但是因?原行星之間巨大的 相對速度 相當不一致，所以這種情況不大可能發生。賽德娜必定是受到其他天體的引力交互作用 [51] ，然後才進入目前的?圓軌道。布朗、拉比諾維茨及其同事在最早的論文中這個天體有3種可能：一顆未發現且位於古柏帶外側的行星、一顆通過太陽附近的?星或一顆在太陽形成時，與?融合在一起的年輕?星 [16] 。

米高·布朗及其團隊偏好的假說認?一顆出現在形成太陽的星團的?星讓賽德娜進入目前的?圓軌道。他們認??的遠日點約1,000天文單位，比其他長周期彗星都還要近，所以一顆通過太陽附近的?星無法影響其軌道。布朗認?最佳解釋是：太陽形成的疏散星團也生成其他幾顆?星，?們後來分開時影響到賽德娜的公轉軌道 [16] [52] [53] [30] 。 阿勒山卓·摩比德里 （Alessandro Morbidelli）及史考特·J·肯楊後來進一步修正這個假說 [30] [54] 。 ?洛·佛南德? 及Adrian Brunini認?疏散星團中一些年輕?星多次近距離接近太陽會造成許多公轉軌道類似賽德娜的天體 [16] 。根據法國 尼斯 蔚藍海岸天文臺 （Observatoire de la Cote d'Azur）天文學家摩比德里及 哈洛·F·李?森 （Harold F. Levison）進行的一項?究顯示，賽德娜的公轉軌道最有可能是一顆?星在太陽系形成後的1億年間以不到800天文單位的距離通過賽德娜所引起的 [30] [55] 。

許多天文學家（包括戈麥斯及?特克·????）經由幾種不同的模式來描述 海王星外天體 假說。一種假設認?賽德娜的軌道受到一顆位於內奧爾特雲的未知行星所擾動。最近的電腦模擬顯示賽德娜可能受到一顆位於2,000天文單位（或更近）的天體（質量與海王星相當）擾動，或一顆木星質量的天體（距離5,000天文單位），甚至是一顆位於1,000天文單位，質量類似地球的天體 [53] [56] 。?特克·????的電腦模擬認?賽德娜的軌道是由一顆大小類似地球的天體所引起的，海王星在太陽系形成初期將?彈射出去，所以目前?繞著80至170天文單位的狹長軌道公轉 [57] 。米高·布朗的巡天計??未在100天文單位內的區域發現任何大小類似地球的天體，但是這樣的天體可能在內奧爾特雲形成後被?離太陽系內 [48] 。

?一假設認?賽德娜的軌道是一顆巨大且遙遠的（距離幾千天文單位）太陽伴星所造成的， 涅墨西斯星 是可能存在的太陽伴星其中之一。涅墨西斯星是一顆暗淡的?星，可能是地球數次週期性的 生物集群滅? 、 月球 撞擊事件及許多長周期彗星公轉軌道的主因 [56] [58] 。然而?沒有涅墨西斯星存在的直接證據，許多證據（例如 撞擊坑計數 ）都質疑?的存在 [59] [60] 。約翰·馬泰塞（John J. Matese）及丹尼爾·懷特米爾（Daniel P. Whitmire）這兩位長期支持遙遠太陽伴星存在的學者認?一顆位於7,850天文單位，質量?木星5倍的天體可以導致天體擁有類似賽德娜的公轉軌道 [61] 。摩比德里及肯楊也提出?一種看法：賽德娜可能是在?一個?星系（特別是質量比太陽小20倍的 棕矮星 ）附近形成的，後來?在通過太陽系附近的時候被太陽所捕捉到 [30] [54] 。

分類 [ ?? ]

小行星中心 將賽德娜視?一顆 黃道離散天體 ，但是這種分類有許多問題存在。許多天文學家認?賽德娜與一些其他少數天體（例如 小行星148209 ）應該歸類?一種新的天體類型，稱? 延伸黃道離散天體 （E-SDO） [62] 、分離天體 [63] 、遙遠分離天體（DDO） [31] 或離散－延伸黃道天體（根據 黃道巡天計? 的正式分類 [64] ）。

發現賽德娜也讓天文學家重新面對一個問題：“??樣的天體可以被視?是一顆 行星 ”。2004年3月15日的一篇大?媒體文章這樣報導賽德娜的消息：「發現第10顆行星」。後來 國際天文聯合會 在2006年8月24日所決議的 行星定義 解決這個問題，認?行星必須 ?除?近的小天體 。天文學家目前?計賽德娜的 史藤－李文森參數 介於冥王星的8×10 ?5 至6×10 ?3 之間 [註 3] ，因此?使?未在?的周圍發現其他天體，也無法認?賽德娜可以 ?除?近的小天體 。天文學家懷疑賽德娜是否達到 流體靜力平衡 （Hydrostatic equilibrium），但仍然無法確定 [65] 。如果??的達到流體靜力平衡的話，將會被視?是 矮行星 的候選天體。

探測 [ ?? ]

賽德娜將在2075年至2076年間通過近日點，在接近太陽期間將是人類探測該天體的最佳時機，因??下一次通過近日點將發生在12,000年後。雖然美國太空總署將賽德娜名列太陽系探測 網站 中 [66] ，但是目前?未考慮任何探測計? [67] 。

据?算，在2033年5月6日和2046年6月23日?射探?器，使用木星重力助推可以在24.5年后?塞德??行一次?掠任?。?太空船到??，塞德?距?太?77.27或76.43 AU。

註釋 [ ?? ]

  1. ^ 假設賽德娜直徑約1,000公里，密度與 冥王星 相當（2.0 克 / 立方公分 ）。
  2. ^ 直到2012年?止, 賽德娜距離太陽?87天文單位 [8] [14] [5] ?神星正逐漸接近近日點，而賽德娜會在2075年末至2076年中之間通過近日點 [6] ，賽德娜會在2114年追過?神星，但是 2007 OR 10 會在2045年同時追過?神星與賽德娜 [6] 。
  3. ^ 史藤－李文森參數 （使用不準確的最高?計質量） = （7×10 21 ） / （ 5.9736×10 24 ）^2 / 12,059年 = 1.14×10 ?10
    （賽德娜： 1.14×10 ?10 ） / （冥王星： 1.95×10 ?8 ） = 5.8×10 ?3

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