解剖糸川小行星

小行星可能具有多样的内部结构，天文学家借助欧洲南方天文台（ESO）的新技术望远镜（NTT）首次发现了有效证据。通过精密测量，他们发现小行星糸川（Itokawa）的不同区域具有不同的密度。就像揭开了小行星的起源秘密一样，发现小行星表面下的物质组成，有助于阐明太阳系中小天体相撞时会发生什么，并提供大行星形成的线索。

小行星糸川的示意图，版权：ESO，研究者团队，下同。

通过非常精细的地基观测，英国肯特大学的斯蒂芬?劳里（Stephen Lowry）和他的同事们测量了编号25143的近地小行星糸川的自转速度以及自转速率随时间的变化。然后他们把观测细节与关于小行星辐射的新理论相结合。

这颗小行星是个有趣的天体，2005年日本的隼鸟号（Hayabusa）太空探测器发现它有着花生状的奇特外形。为了探究它的内部结构，Lowry团队收集了ESO位于智利拉西亚天文台的新技术望远镜（NTT）从2001年到2013年拍摄的相关照片，并对比了其他望远镜的图像（注1），以测量它的明暗变化。当这些与小行星已知的外形数据组合的时候，他们首次揭示了小行星复杂的内核结构（注2）。

Lowry解释说：“这是我们首次得以确定一颗小行星的内部结构。我们能够看到，糸川很明显具有多变的结构——在了解太阳系中岩质行星的征途上，我们迈出了重要的一步。”

2005年，隼鸟号拍摄的小行星糸川。

像小行星这样的小天体的自转，能够被阳光的照射所左右。这种现象，称为雅可夫斯基效应（YORP效应），当这些小天体表面吸收阳光并再次以热辐射（红外线）发射时，就会受到微小的推动力。当小行星的外表非常不规则时，这种热辐射不会平均发出，就会对整个小行星产生微小却持续的推力，改变其自转速率（注3、注4）。

Lowry团队仔细测量后发现，YORP效应缓慢地加速了糸川的自转。这个加速度很细小——每年才0.045角秒，但这却与我们的预期明显不同。要解释这种不同，只能假设小行星的两个部分密度是相异的。

这是天文学家首次获得了小行星具有高度多变的内部结构的证据。直到此发现前，小行星的内部性质只能通过其整体密度而粗略推测。而这次对糸川的珍贵观测，引导我们对其如何形成有了更多的猜测。其中一种可能是：它起源于两个组分不同的小行星对，然后碰撞、合并在一起。

隼鸟号拍摄的糸川图像。

Lowry补充道：“发现小行星具有不均匀的内部结构影响深远，尤其对‘小行星对’模型更是如此。另外它还有益于减少小行星撞击地球风险的工作，以及未来对这些岩质天体的访问计划。”

本次观测所运用的新能力是我们探查小行星内部结构进程中的重要进步，并有助于开启那些神秘天体的更多秘密。

Lowry团队的研究报告发表在《天文学和天体物理学》期刊上，标题：“通过YORP效应的自转加速探测小行星糸川的内部结构。”

附注

1、与NTT一起用于亮度测量的望远镜还有：美国加利福利亚州帕洛玛（Palomar）天文台60吋望远镜、5米海尔（Hale）望远镜；加州桌山（Table Mountain）天文台望远镜；亚利桑那州斯图尔特（Steward）天文台60吋望远镜；西班牙拉帕尔玛（La Palma）岛2米利物浦望远镜、2.5米艾萨克?牛顿望远镜等。

2、小行星的内部密度分别为1.75 g/cm3、2.85g/cm3，表明它的两个部分明显不同。

YORP效应示意图。

3、作为YORP效应的简单分析案例，假如一束足够强的光照射在螺旋桨上，它最终将缓慢地旋转起来。

4、Lowry团队首先在小行星2000PH5上观测到YORP效应，在此早期研究中，ESO的设备同样起了重要作用。