新知丨太阳系有颗矮行星叫“共工”

近日，环绕我们太阳的、最大的未命名星球终于有了名字，

——共工。

共工，是中国古代神话中的水神，人面蛇身，红色头发，性情十分暴躁。《列子·汤问》中记载了共工怒撞不周山的故事：“共工氏与颛顼争为帝，怒而触不周之山，折天柱，地维绝，天倾西北，故日月星辰移焉；地不满东南，故百川水潦归焉。”

或许此刻你脑海中是这样一幅场面：

共工怒撞不周山 / 网络

但事实上，我们将要讨论的是——

“共工”星（2007OR10）艺术想象图 / NASA

1/ “共工”是“谁”？

我们的太阳系由八个已知的大行星和环绕这些行星运行的上百个卫星组成。此外，还有无数小行星、彗星以及被称为矮行星的天体也在围绕太阳的轨道上游荡；它们中最为著名的就是体积最大，一度跻身“太阳系九大行星之一”的矮行星冥王星。

这颗刚刚被命名为“共工”（Gonggong）的星星，过去称2007 OR10，是太阳系中第五大的矮行星；排在矮行星老大哥冥王星，曾被传为第十大行星的阋神星 (Eris)，以及妊神星(Haumea), 鸟神星(Makemake)之后。

柯伊伯带最大的天体全像（一排右一为“共工”）/ Lexicon - based on an a graphic created by: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

由于太过遥远，我们无法确切地知道 “共工”星的大小，但10多年来，科学家们通过多种观测手段，估测出其直径约为1230公里，是月球直径的35%，质量仅有月球质量的2.4%。数据显示它可能有足够引力使其自转，这也让它有了成为矮行星的可能。

2/ “共工”什么样子？

“共工”星是柯伊伯带中发现的，表面最红的天体之一。从先前测量的与2007 OR10大小、密度相近的天体体成分可以知道，这个星球很可能是冰和岩石的混合物。近红外光谱显示，它表面上存在大量的纯净水冰和甲烷痕迹。

3/ “共工”在哪？

“共工”徘徊在海王星之外的柯伊伯带，这是一片冰冻小行星飞行的海洋。迄今为止，人类已经发现了3000多个柯伊伯带天体（KBO）。“共工”星的轨道为椭圆形，距离太阳最近时33 au（1 au是地球与太阳之间的平均距离），最远点为101 au。

共工（2007 OR10）的轨道（黄线） / Produced by kheider using the Gravity Simulator created by Tony Dunn

4/ 这么大颗星为什么一直没有名字？

2007年，作为帕洛玛远太阳系调查的一部分，这颗直径1230公里的矮行星被三位天文学家发现，并报告给小行星中心（MPC），编号2007 OR10。但直到现在2020年了，叫了13年“那谁”的2007 OR10，才终于有了大名，共工。

“帕洛玛远太阳系调查”致力于寻找柯伊伯带及更外围的遥远天体，调查使用了位于美国南加州帕洛玛天文台的48英寸塞缪尔·奥斯钦望远镜。/ Palomar / Caltech

当时，考虑到这颗矮行星在遥远的海王星轨道之外，天文学家猜想它的表面会被水冰所覆盖，因此，2007 OR10一度被昵称为“白雪公主”。但在随后的观测中，天文学家发现这颗矮行星实际上看起来是红色的，根本没有半点“白雪公主”的样子！因此只好沿用2007 OR10的称呼。

【注】“共工”星的三位发现者：

Meg Schwamb，Gemini Observatory, Hawai'i

Mike Brown，Caltech, California

David Rabinowitz，Yale University, Connecticut

5/ 为什么叫“共工”？

我们知道大多数矮行星都以希腊和罗马神话中的人物命名，但是也有例外，“共工”就是一个货真价实的中国名。

考虑到2007 OR10表面覆盖含有甲烷的水冰，呈红色，发现者们曾考虑过代表红色的神灵，以及关于水、冰、雪主题的神灵，由此提出了三个候选姓名并最终通过互联网公众投票的方式，对2007 OR10进行命名。

这三个候选名分别是：中国的水神共工、欧洲的冬季女神霍尔Holle，她掌管着生育，重生和妇女； 以及北欧神灵Vili，他与他的兄弟Odin和Vé一起击败了霜冻巨人Ymir，并利用Ymir的身体创造了宇宙。

共工与颛顼 / 网络

最终，红色头发、人头蛇身的中国水神共工击败两个对手，把命名建议正式提交给处理宇宙官方名录的国际天文学联合会。2020年，2月20日，国际天文学联合会的小行星中心正式接受了矮行星2007 OR10的“共工”这一名称并更新了目录。

这是迄今为止，太阳系中第一个，也是目前唯一一个以中文命名的矮行星。

6/“共工”也有“家庭成员”？

“共工”星并不孤独。柯伊伯带中的许多大型天体都拥有小卫星。2016年，Csaba Kiss和他的合作者宣布从哈勃太空望远镜的档案数据中，在“共工”星 2007 OR10附近的轨道上发现一颗卫星。

哈勃太空望远镜拍摄的2007 OR10卫星发现图像。 / NASA, ESA, C. Kiss (Konkoly Observatory), and J. Stansberry (STScI)

这次命名时，“共工”的卫星也获得了一个中文名字：“相柳”。相柳是共工的大臣，两者都是中国神话传说中的角色。

共工的大臣相柳，又称相繇，上古凶神。《山海经·大荒北经》记载：“共工臣名曰相繇，九首蛇身，自环，食于九土。”/ 网络

 7/ “共工”的“脾气”还暴躁吗？

据我们了解，撞断不周山的“共工”在太阳系边缘的生活节奏还是挺悠闲的。基于开普勒飞船和美国宇航局的K2任务，安德拉斯·帕尔（AndrásPál）及其合作者通过测量“共工”在19天时间内的亮度变化，得到了它的旋转光曲线。他们发现“共工”星旋转得非常缓慢，周期为44.81小时。在柯伊伯带，这是测得的最慢的旋转周期之一。

8/ 我们可以在夜空中看到“共工”吗？

很遗憾地说，恐怕不行。在最最黑暗的夜空中，我们的目视星等或许可以达到8等，而“共工”星2007 OR10的亮度约为21-22星等。如果想目视这样暗度的星星，你可能需要借助一台口径米级的望远镜；但即使这样，当你观测的时候，它也很可能已经淹没在天空的背景光里了。照相的情况更为复杂，总体上可比目视更深。但无论目视还是拍照，我们基本都要借助米级以上的大望远镜才行。

虽然无法亲眼看到，但现在我们知道太阳系的远方有一颗名为“共工”的红色星球，也相信随着我们对宇宙探索的加深，人类目光所及之处，将会有更多的中国名字。

来源：《中国国家天文》杂志

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