人類發現的第一顆小行星 穀神星的身世之謎

編按:天文學家凱莉•紐金特博士是一名小行星獵人,她從自身的經歷出發,《小行星獵人》書中除了深入淺出的科普知識、小行星曾探訪地球的故事外,也探討了電影《世界末日》、《彗星撞地球》等的迷思,一步一步解開人們對於小行星的好奇。

 

十八世紀末,一位德國天文學家約翰.波德,認為自己一定會因為發現一顆新的行星而名留青史,因為他身處行星科學在歐洲蔚為風潮的時代,科學家開始能推算出行星環繞太陽運轉的軌跡,並計算出各行星與太陽之間的平均距離。當時已經發現的行星,以地球與太陽的平均距離為單位,也就是所謂的天文單位(AU)。

 

水星 0.39 

金星 0.72 

地球 1.0 

火星 1.5 

木星 5.2 

土星 9.5

 

有找到其中的規律嗎?來看看下方圖表,除了火星和木星之間好像少了什麼,行星看起來幾乎是均勻分布於圖中。

 

 

這個現象對波德來說意義甚巨,他是虔誠的教徒,認為神一定有特別安排行星的分布,而這些數據上的規律就是最好的證明。當時科學界一致認為,火星和木星之間一定還有其他行星,只是還有沒被找到而已。

 

波德以這樣的規律為基礎,預言比土星更遠處還有一顆行星,他更算出了這顆行星與太陽之間的距離。1781年,一位天文學家發現天王星,應驗了波德的預言,令人為之震驚。

 

發現穀神星

 

1800年9月,匈牙利天文學家弗朗茲.馮.扎克男爵率領另外二十三位天文學家組成「天警隊」,也展開了相同的探索行動。

 

有一位沒有收到邀請的天文學家朱塞普.皮亞齊,他在1801年元旦那天,像平常一樣觀察星星,隔天,他發現有顆星星稍稍移動了一丁點,再隔一天,這顆星星又移動了,因此他有了新的發現。

 

皮亞齊似乎確信自己發現了波德一直以來在尋找的那顆行星。儘管皮亞齊忍不住向他人透露他的發現,但他深怕這個消息有任何閃失,提早走漏風聲,他語帶保留:

 

「我目前的發現是顆彗星,但由於它沒有星雲、移動緩慢,相較於一般彗星,這顆星的運行更加規律,所以我推測可能更為驚人。不過我絕不會提前公開我的推測,待我累積更多觀察數據後,我便會開始計算它的軌道。」

 

我們現在都知道皮亞齊看到的並非是天文學家引頸期盼的新星球。但這個發現的確比找到彗星來得更驚人,因為皮亞齊發現的是人類史上的第一顆小行星──穀神星。

 

消失的新星

 

頓時天文界掀起一股熱潮,每個人都想要一份皮亞齊的觀察報告,以便自己加入觀察穀神星的行列。一晚又一晚過去,這顆星觀察起來倒也容易,每天都朝著同一個方向運行,移動的幅度也不大。但在幾週之間,穀神星與地球雖然繞行太陽,卻也愈靠愈近,天空太亮使得黯淡的穀神星難以觀察。

 

穀神星沒入夕陽好幾個月都沒有再出現,而當時現有的策略,都不足以預測穀神星的走向。一位數學天才對這個謎團很有興趣,當時二十四歲的卡爾.弗里德里希.高斯即著手預測穀神星下次出現的位置。

 

高斯想出了一個很複雜的方程式,並以多種估算法試圖找出答案,以這些新的數學公式以及皮亞齊的觀察數據為基礎,高斯預測出穀神星的位置。

 

小行星的貢獻

 

就如同其他的小行星一樣,透過望遠鏡,穀神星看起來和一般的恆星並沒有什麼不同。

 

但是這顆新發現的「行星」似乎有些不對勁,它的亮度不如從前,看起來比其他行星小得許多。找到穀神星的三個月後,德國天文學家奧伯斯又在火星和木星之間發現了另一顆「行星」,名為智神星。

 

威廉.赫雪爾(天王星的發現者)開始懷疑穀神星和智神星並非行星或彗星,而是某種新的星體,他提議將這類星體稱asteroid(小行星),這個名字源於希臘文,意思是「像恆星的」,因為小行星除了運行的方式與恆星不同之外,從望遠鏡上看來其他特徵都極為相像。隨著發現愈多的小行星,愈是讓人覺得這些星體自成一個範疇,更加確立了赫雪爾的理論。

 

而後也證明穀神星其實非常特別,它是內太陽系中最大的小行星(編注:穀神星升級為矮行星後,灶神星成為最大的小行星),直經約達900公里。

 

將穀神星稱為小行星而非行星,會讓許多天文學家認為它好像不太重要,但穀神星無庸置疑是個大發現,它是人類史上第一顆小行星,也是第一個跡象顯示太陽系不僅有行星、衛星及彗星的存在。

 

 

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發佈日期:2018/06/26

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凱莉·紐金特

凱莉.紐金特博士是一名小行星獵人,目前在加州理工學院的紅外影像處理分析中心Infrared Processing and Analysis Center)與一個小團隊合作,專門從事探索與研究小行星的工作。

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