2017年下半年，妊神星的两大观测团队之一，西班牙天文学家奥尔蒂斯团队通过掩星观测发现妊神星有一个半径约2287千米，宽约70千米的环——这是柯伊伯带，甚至所有海外星外天体（TNOs）中第一个发现有环系的天体。除此之外这次掩星观测还重新给出了妊神星的大小。这一成果发表于2017年10月12日的《自然》杂志。

仅仅是唯一一颗有环系的矮行星，已经挺特别了，而这居然发生在从发现到形状到轨道处处都不寻常的妊神星身上，就更加“槽点满满”了……下面哀酱就带大家一起来八一八~

充满争议的发现

说到柯伊伯带天体，当然不能不提大名鼎鼎的美国天文学家麦克·布朗团队。

这哥们从2001年起就开始带队孜孜不倦地寻找新的柯伊伯带大天体，至今已经发现了37颗，其中最有名的有2003年发现的塞德娜和2005年发现的阋神星，后者以其1.27倍的冥王星质量，成为国际天文联会IAU最终决定重新定义“行星”并将冥王星降级的“临门一脚”，麦克·布朗童鞋也从此获得“冥王星杀手”称号（误）。

2010年，麦克·布朗童鞋还根据这段经历出版了一本畅销书 《我是如何杀死冥王星的》。哦对了，2016年大受关注的第九大行星事件也是这哥们的团队发现的。

可以说，“发现柯伊伯带天体”这座山头，一直就是麦克·布朗团队的天下，但妊神星是个例外。

2004-2005年间，美国天文学家麦克·布朗团队和西班牙天文学家奥尔蒂斯团队都声称最早发现了妊神星。可能的事件经过是这样的：

麦克·布朗团队在2004年12月观测到了这颗天体，然后在2005年7月20日通过发布在线摘要的形式宣布了这个发现，而奥尔蒂斯团队随即表明他们2003年3月就发现了这颗天体，并在2005年7月27日向国际天文联会IAU的小行星中心上报了这一发现……

麦克·布朗团队起初认可了奥尔蒂斯团队的发现，但后来又质疑对方是否在自己发现了之后才去在观测日志上造了假，奥尔蒂斯团队自然是随后就提交了观测日志，IAU判定日志是没有问题的…一番争议之后奥尔蒂斯团队承认确实在发布之前就接触了布朗团队的观测日志，但否认了任何学术不端行为，表明他们只是用来确认了一下自己是否真的发现了新天体…

对这一争议的最终结果…很有一点尴尬…因为新天体的发现是以正式向IAU提交报告为准，所以最终，国际天文联会IAU把妊神星的发现时间和地点都认定为奥尔蒂斯团队所在的西班牙Sierra Nevada天文台，但发现者这栏留空…

2008年，IAU正式认定妊神星为矮行星，依然…没有提发现者…

除了妊神星之（Haumea）的发现者留白之外，妊神星的卫星、阋神星（Eris）及其卫星和鸟神星（Makemake）的发现者，都是麦克·布朗团队。来源：IAU

总之，这可能会成为天文史上的一段公案吧……但此后关于妊神星的各种天文发现，很多都是出自这两家的观测成果。

哦对了，当年两家都提交了自己对妊神星的命名，但最终IAU采纳的是布朗团队的提案，将这颗矮行星以夏威夷神话中主丰饶和生育的女神Haumea命名（这也就是中文会译为“妊神星”的原因啦），而没有采纳奥尔蒂斯团队提出的古伊利比亚神话中的春之女神Ataegina。这倒也未必是IAU偏向布朗团队，因为IAU把与大地之神有关的神祗名字都预留给了与海王星保持3:2轨道共振的类冥天体，而妊神星则是与海王星保持12:7轨道共振的类冥天体（妊神星的公转周期为284.12年，海王星公转周期为164.8年）。所以如果你站在海王星上观测妊神星的话，妊神星的轨道会是这样的：

以海王星（蓝点）为参考中心妊神星的轨迹，红绿交界表示妊神星穿过黄道面的时刻。粉圈、黄圈、绿圈分别是木星、土星和天王星。（来源：维基）

与众不同的形状

下面我们就可以来复习一下行星和矮行星的定义了。2006年的国际天文联会(IAU)重新定义了“行星”，认为太阳系内的行星必须满足：

1) 以太阳为公转轨道中心；2) 有足够的质量来维持流体静力学平衡；3) 有足够的引力清除周围轨道的其他星体（卫星不算）。

而只能满足1)和2)的非卫星星体只能叫做“矮行星”。于是从此冥王星被正式驱逐出太阳系九大行星的行列，成为柯伊伯带众多矮行星的一员，会上还批准了第一批矮行星：谷神星、冥王星和阋神星。

什么叫“流体静力学平衡”？在天体的角度来说，就是天体足够大到自身的重力可以使自身的形状保持一个球形——也就是说，所有的行星和矮行星都应当大致是个球形（质量更大的恒星就更不必说了）。

可是妊神星不是。妊神星是一个非常椭的椭球。

这是柯伊伯带，甚至所有海王星外大天体中唯一一个不是球形的，也是目前的矮行星中唯一一个不是球形的。

右上是妊神星，鹤立鸡群。来源：维基

为什么？因为妊神星转得太快了……一般来说，大天体的自转周期都挺长的，十几二十几个小时算正常的了，水星金星这种几十天几百天的都有，但妊神星自转一圈只要……3.9个小时(Lacerda et al., 2008)！巨大的离心作用直接把妊神星给“拉”扁了……所以，妊神星的假想图是酱紫的↓

快速旋转的妊神星的假想图，看得我都晕……来源：维基

当然，也不用过度脑补，因为我们没办法近距离观测到这颗天体，所以在望远镜里它也就是一个小亮点而已……

掩星观测和形状测量

通过观测天体的光变曲线的周期性变化来推测遥远天体的形状是一种最常用的方法，尤其是对形状不规则的小行星和彗星。形状不规则的天体在自转过程中被光照到的表面积会不断变化，表面积大的面比表面积小的面更亮，通过亮度的周期性变化可以粗略每个面的长宽比。之前对妊神星的形状估计都是采用的这种方法，麦克·布朗团队对妊神星的长宽高观测结果为：1920千米×1540千米×990千米(Lockwood et al., 2014)。

但如果遇到掩星事件，那么则可以更精确的对天体的各种特征进行观测。所谓掩星（凌日），是指观测的天体飞到某个恒星前面挡住了一部分恒星的时候观测到的恒星亮度的变化。

挡住的时候观测到的恒星亮度会降低

亮度曲线有这样的一个U型降低表示有天体飞过

在预测到2017年1月21日，恒星URAT1 533-182543将会被妊神星掩住的前提下，奥尔蒂斯团队组织了位于欧洲十个天文台的12台望远镜进行联合观测。

绿点标志着参与此次掩星观测的10个天文台。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure S2)

绿点标志着参与此次掩星观测的10个天文台。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure S2)

光变曲线只能得到长宽比而非绝对长度，因此在借助哈勃空间望远镜获取的绝对亮度范围之下，才确定了妊神星的三轴长度为2322千米×1704千米×1138千米，这比麦克·布朗团队的观测结果大了不少，也就是说妊神星的密度比之前的估计值小了很多，最高只有 1885kg/m3。

12台望远镜观测到的光变曲线，黑色是实测值，红色和蓝色是拟合值。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure 1)

另一方面，光变曲线的骤降骤升表明妊神星很可能没有冥王星那样的全球性的大气层。

有环！

如此遥远的天体，如果不是环系壮丽如土星一般的的话，我们是很难通过望远镜甚至探测器观测到的，事实上，即使是土星这样壮丽的环系，其中也有微弱的环是直到卡西尼号近距离观测才发现的。

那么在“看不到”的情况下如何推测一个天体具有环系呢？

其中一种方法是通过观测环系对天体的磁场和带电粒子状况的影响，木星环当年就是这样被发现的。木星环极其微弱，在可见光下几乎无法看到，先锋10号和11号在1972和1973年飞掠木星的时候也一无所获。但1976年，Acuna and Ness(1976)通过先锋11号的磁场和带电粒子数据成功预测1.8个木星半径之外应该有一个环或者未发现的卫星。这一预测随后就被1979年旅行者1号所确认。

而通过掩星观测则更为直接。环系虽然不是天体那样实打实的不透光体，但也能遮住一部分恒星的光，系外行星1SWASP J1407b就是通过这种方法发现（疑似）有一个巨大的（土星环的200倍大）的环系的。

系外行星1SWASP J1407b的环系假想图。来源：维基

这次对妊神星的观测也是一样的，在正式的掩星还没开始之前以及完全结束之后，都能观测到恒星的光被“遮住”而变暗的现象，表明妊神星也有环系。计算表明这个环半径约2287千米，宽约70千米，不透明度为0.5，环所在的平面与妊神星的赤道面、以及妊神星的其中一颗卫星Hi'iaka共面，且环与妊神星保持3:1的轨道共振（也就是环转了一圈的时候妊神星自转了三圈）。

妊神星的形状和环的大小示意图 (Ortiz et al., Nature, 2017 Figure 3)

结语

妊神星不是第一个有环系的非行星，半人马天体Chariklo和Chiron也有发现环系，而且这俩小的很，直径只有200多千米，可以想见，今后会越来越多不那么大的天体会被观测到环系。

另一方面，妊神星更小的密度和更长的形状，让人们越来越质疑它是否还处在流体静力学平衡状态，这或许会让人们再次思考“矮行星”的定义吧。

参考

https://www.wikiwand.com/en/Haumea

Ortiz, J. L., Santos-Sanz, P., Sicardy, B., Benedetti-Rossi, G., Bérard, D., Morales, N., ... & Nascimbeni, V. (2017). The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation.Nature,550(7675), 219.

Lockwood, A. C., Brown, M. E., & Stansberry, J. (2014). The size and shape of the oblong dwarf planet Haumea.Earth, Moon, and Planets,111(3-4), 127-137.

Ortiz, J. L., Santos-Sanz, P., Sicardy, B., Benedetti-Rossi, G., Bérard, D., Morales, N., ... & Nascimbeni, V. (2017). The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation.Nature,550(7675), 219.

Lacerda, P., Jewitt, D., & Peixinho, N. (2008). High-precision photometry of extreme KBO 2003 EL61. The Astronomical Journal, 135(5), 1749.

Acuna, M. H., & Ness, N. F. (1976). The main magnetic field of Jupiter.Journal of Geophysical Research,81(16), 2917-2922.