鳥神星的神祕紅外線輻射：熱點還是塵埃環？

天文學家研究太陽系外圍矮行星鳥神星時，發現驚人現象。以韋伯太空望遠鏡（JWST）和其他天文望遠鏡數據，發現鳥神星在中紅外線波段（MIR）發出過量輻射，無法以太陽光加熱表面說法解釋。

▲ 哈伯望遠鏡拍攝的鳥神星與上方未命名的小衛星。（Source：NASA / ESA and A. Parker and M. Buie, Southwest Research Institute）

鳥神星是已知最大最亮古柏帶天體之一。之前觀測，科學家利用史匹哲（Spitzer）和赫雪爾（Herschel）太空望遠鏡觀察表面有中紅外線輻射過量。然而，測量數據未提供足夠解析度揭示詳細機制。韋伯太空望遠鏡最新觀測結果證實此現象，並顯示過量輻射溫度高達約150K，遠高於鳥神星距離太陽52天文單位處的理論溫度。研究提出兩種可能假設解釋：

第一種可能性：鳥神星的「熱點」

科學家認為鳥神星表面可能有個「熱點」，不斷釋放熱量。熱點或許類似土星衛星土衛二的冰火山活動，可將物質從地下帶上表面，產生額外熱量。這假設熱點溫度約150K，比太陽光加熱正常表面溫度高許多。熱點面積約半徑10公里的小區域，雖然只占鳥神星總表面積小部分，但足以解釋中紅外線過量輻射。

第二種可能性：鳥神星周圍的塵埃環

另一個可能性是，鳥神星周圍有個小顆粒組成的環系統。顆粒非常細小，直徑只有100~200奈米，由碳質材料構成。由於顆粒小，散熱效率低容易升溫，使它們能達比環境溫度更高的溫度，並在中紅外線波段發出較強輻射。這塵埃環與外太陽系其他天體，如女凱龍星和妊神星環系統相似，可能是由小型衛星或其他碰撞過程的塵埃形成。

▲ 鳥神星的假設環系統隨時間演化。小顆粒受太陽輻射壓力和坡印廷─羅伯遜（Poynting-Robertson）效應影響，壽命只約十年。如果塵埃環由單事件形成，如一次性噴發或碰撞，則應早就消失，然持續觀測顯示鳥神星中紅外輻射並未隨時間減弱，暗示可能有持續物質供應。（Source：Kiss, Csaba et al. “Prominent mid-infrared excess of the dwarf planet (136472) Makemake discovered by JWST / MIRI indicates ongoing activity.” (2024)）

兩種解釋都有趣味之處。持續熱點代表鳥神星可能有活躍地質活動，如冰火山，這在遙遠天體非常罕見。塵埃環則代表鳥神星周圍可能有不尋常環系統，顆粒在太陽系外圍天體扮演新角色。研究員強調，還需要更多中紅外觀測驗證兩個假設，建議觀測鳥神星自轉各階段，以確認是否看到熱輻射變化。如果輻射隨時間變化，有助支持熱點理論；如果輻射穩定，可能更符合塵埃環假設，將來掩星觀測也可測試塵埃環是否存在並確認組成和結構。

兩種解釋不完全互斥，鳥神星熱點活動可能導致小顆粒釋放和形成環系統，類似土星E環是因土衛二水冰噴發。論文已投稿至《天文物理學快報》並接受審核，線上預印本資料庫留存預印版。