双子座流星雨从何而来?

作者: 张欣怡

来源: 中国科学院紫金山天文台

发布日期: 2023-12-19 11:45:35

本文探讨了双子座流星雨的来源,指出其可能来自活动小行星(3200)Phaethon,并详细解释了流星雨的形成机制和历史记载。

如果星星可以像雨一样流动,那将是多么浪漫的景象!我们地球上确实有这样一种奇观,叫做流星雨。关于流星雨,古人就有许多疑问。中国古人认为,流星雨是关乎国运的重要迹象,因此中国古籍里关于流星雨的记载多达180次。世界上公认的对流星雨最早的记载见于出土于战国时期魏国古墓中的《竹书纪年》,其中记录了三千多年前的一次流星雨事件。

现在我们知道,流星是一群宇宙中被称作“流星体”的碎石头在地球的大气中快速划过而形成的光迹。轨道相似的流星体被称为“流星群”,流星群经过地球附近时,部分流星体高速闯入地球大气中与之摩擦生热而烧蚀,受热后的流星体表面熔融剥落,形成了流星尾迹。这样的事情每时每刻都在发生,但大多数肉眼都看不。部分流星体进入大气层后会像一道亮光划过天空,形成肉眼可的光学流星,其中特别亮的那些被称为火流星。

当流星群和地球相遇时,大量的流星体在很短的时间间隔内先后进入地球大气层,就形成了流星雨。

大部分的流星雨来自于彗星,比如每年夏天来自109P/Swift-Tuttle彗星的英仙座流星雨,以及11月份来自55P/Tempel-Tuttle彗星的狮子座流星雨等。我们将流星雨的来源天体称为母体。

而在特殊的情况下,流星雨也能来自于小行星,本期我们所关注的双子座流星雨就来自于一颗活动小行星(3200)Phaethon(法厄同)。法厄同是神话中太阳神赫利俄斯之子,由于不熟练地驾驶太阳马车,使得他自己惹火烧身,也给人间带来高温的灾厄。有趣的是,小行星(3200)Phaethon也是由于靠近太阳而引发了喷发活动,从而给地球带来了绚丽的流星雨,这和神话故事有异曲同工之妙。

一开始,人们认为双子座流星群源自于(3200)Phaethon的活动性。引起小行星活动性的因素有许多,比如旋转不稳定性、热裂解、撞击、暴露的近地表冰的升华等等。对于(3200)Phaethon来说,它不具备像彗星一样的水冰挥发物质,而是有可能由于近日点的高温环境产生受热开裂,导致在裂缝处喷出很多尘埃和碎石头而产生活动性。

然而,科学家们经过计算,发现(3200)Phaethon每次喷发的数量太少了,没办法维持每一年流星雨的数目。后来,人们发现这种喷发很可能还和临近太阳的Na金属升华有关。但是,活动性造成的尘埃质量无法稳定供给双子座流星雨,因此需要考虑另一种可能性,即分裂假说。该假说认为,(3200)Phaethon在很久以前,可能和其他的小行星聚合在一起,是一个大整体,或许是来自于主带的Pallas小行星家族。

而当轨道演化至近地轨道后,临近太阳时由于高温炙烤,分裂为数个小行星碎片和若干碎石,其中最大的几个碎片就包括了法厄同、以及2005 UD这个在光谱和轨道上都与法厄同相似的小行星,它们与双子座流星群一起被称为法厄同-双子座复合体,即PGC复合体,一部分到今天成为了双子座流星群。

科学探索的道路正是在探讨中一步步地向前方行进,尽管关于双子座流星雨的来源,目前还没有完全确定,但它在夜空中的每一次绽放都吸引着我们一步步向着星辰大海前进。

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