韋伯太空望遠鏡採用高精度技術在掠掩星過程中偵測女凱龍星光環
2013年6月3日，以費利佩·布拉加-里巴斯（Felipe Braga-Ribas）為首的觀測團隊，使用歐洲南方天文台設置於巴西、阿根廷和智利的天文台，進行小行星掩天蠍座12.4等UCAC4 248-108672恆星觀測過程中，發現女凱龍星（Chariklo）這顆小行星擁有一個由兩個薄環組成的系統。天文學家原先預計這種環只會出現在木星、天王星和海王星這些大行星的周圍。
當女凱龍星掩星時，天文學家一直注視目標恆星，正如預測一樣，女凱龍星擋住背景恆星的星光。不過令他們驚訝的是，這顆恆星在女凱龍星掩始之前閃爍了兩次，掩終之後再次閃爍了兩次。閃爍現象是由兩個細環引起，這是首次在小行星周圍發現有光環的存在。
西班牙格納達（Granada）安達盧西亞天體研究所（Instituto de Astrofísica de Andalucía）的巴勃羅·山度士-桑斯（Pablo Santos-Sanz）向大學天文學研究協會申請美國太空總署的韋伯太空望遠鏡太陽系保證時間觀測（Webb’s solar system Guaranteed Time Observations）機會目標（Target of Opportunity）計劃，進行掩星觀測。
幸運的是，他們發現女凱龍星在2022年10月18日有一次幾乎遮掩蓋亞6873519665992128512星現象。這是韋伯太空望遠鏡首次進行掩星觀測。為了完善這個不尋常事件，他們使用韋伯太空望遠鏡的近紅外相機密切監測被掩恆星的光度變化。
由女凱龍星光環產生光度下降清晰地探測到，顯示一種使用韋伯太空望遠鏡去探索太陽系天體的新方。光度變化曲線是目標天體的光度隨時間變化的曲線圖，觀測結果顯示光環的出現與預測完全一致。
山度士-桑斯解釋：隨著對數據的深入研究，將探索是否能夠清楚地分辨出這兩個光環。從得到的光度變化曲線的形狀，還可以探索光環的厚度，它的大小和顏色，光環的粒子等等。希望深入了解為什麼這顆小行星擁有光環，並可能檢測到它有更微弱的新光環存在。
這些環可能由小水冰顆粒和深色物質混合而成，這些物質是過去與女凱龍星相撞的冰體的碎片。女凱龍星太小太遠，甚至韋伯太空望遠鏡都無法直接拍攝到與小行星本體分離的光環，因此掩星是唯一可以用來偵測和研究光環的工具。
掩星後不久，韋伯太空望遠鏡再次瞄準女凱龍星，這次是為了收集對女凱龍星及它的光環反射陽光的觀測。光譜顯示女凱龍星系統中水冰的三個吸收線。雖然以前地面望遠鏡的光譜觀測暗示可能有這種水冰的存在，但韋伯太空望遠鏡光譜的精緻質量，首次清晰證實結晶冰存在的特徵。
第二次觀測女凱龍星計劃的首席研究員（Dean Hines）補充說：「由於高能粒子將冰從結晶態轉變為非晶態，結晶冰的存在顯示女凱龍星系統經歷了連續的輕微碰撞，這些碰撞暴露小行星的原始物質，觸發結晶過程。」
光譜中的大部分反射光來自女凱龍星本身，電腦模擬顯示，在觀測過程中從韋伯太空望遠鏡看到的光環形成區域可能是小行星本身面積的五分之一。韋伯太空望遠鏡的高靈敏度與詳細的模型相結合，可能使我們能夠整理出與女凱龍星不同的光環物質的特徵。隨著光環的可視角度變化，通過韋伯太空望遠鏡持續觀測女凱龍星數年之後，或許能夠從光環本身得到更多的數據和資訊。
韋伯太空望遠鏡成功觀測掩星的光度變化曲線和女凱龍星的光譜，為未來幾年探索遙遠太陽系中的小天體打開了新方法大門。憑藉韋伯太空望遠鏡的高靈敏度和紅外線功能，科學家可以利用掩星方法提供的獨特科學回報，並利用接近同時拍攝的光譜數據，增強這些觀測的完整性。對於研究太陽系中遙遠小天體的科學家來說，這些工具將是巨大的財富。
【圖、文：節譯自美國太空總署2023年1月25日新聞公佈】
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