新视野号观测到的冥王星小卫星

冥王星和冥卫一小卫星倾角的演化

Obliquity evolution of the minor satellites of Pluto and Charon

新视野号任务的观测结果表明，冥王星-冥卫一系统的小卫星冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇没有潮汐地旋转到近同步自旋状态，并且相对于它们围绕冥王星-冥卫一双星的轨道具有很高的不稳定性（韦弗等人，2016年）。本文利用N体模拟中的阻尼弹簧模型研究了环双星轨道中单个自旋非圆天体的自旋和质量演化。单独使用潮汐耗散的模拟没有显示出潮汐引起的自旋-轨道共振交叉的强烈的自旋率变化，我们将此归因于高卫星自旋率和低轨道偏心率。然而，一个潮汐演化的冥河表现出间歇性的潮汐变化和翻滚的情节。在卡戎从冥王星迁移的前一个纪元，小卫星可能被困在轨道平均运动倾角共振中。向外迁移的卡戎导致尼克斯和冥河的结晶度发生巨大变化。其原因是自旋体的平均运动共振频率与自旋进动率之间的可互换性。由于小卫星接近平均运动共振，这种机制可能会提高所有四颗小卫星的质量。如果小卫星曾一度被捕获到平均运动共振中，那么高准数不一定是原始的。

从共振输运论冥王星小卫星的起源

On the Origin of Pluto's Small Satellites by Resonant Transport

冥王星的四颗小卫星（冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇）的轨道近似圆形，与大卫星冥卫一的轨道共面，轨道周期与冥卫一的轨道周期的比例近似为3：1、4：1、5：1和6：1。这些性质表明，这些小卫星是在同一次撞击事件中产生的，该事件将卡戎置于轨道上，并被锁定在卡戎的平均运动共振中，因为卡戎的轨道因与冥王星的潮汐相互作用而扩大。使用Cheng等人（2014）开发的冥王星-冥卫一潮汐演化模型，我们表明，如果冥王星的纬向谐波$J_{2P} = 0$在5：1，6：1和7：1的可测量性下，在相同的平均运动可测量性下，在多个共振中稳定捕获和传输测试粒子是可能的。然而，在冥王星-冥卫一潮汐演化的末期，几乎所有的情况下，测试粒子都有显著的轨道偏心率，并且在3：1和4：1的偏心率下没有稳定的捕获和传输。此外，$J_{2P}$的非零流体静力学值破坏了多重共振迁移所必需的条件。模拟有限，但最小质量的尼克斯和九头蛇也未能产生任何幸存者。我们的结论是，放置的小卫星在其目前的轨道位置的共振运输是极不可能的。

冥王星系统中的喷出物传输

Ejecta Transfer in the Pluto System

冥王星系统的小卫星（冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇）的表面逃逸速度非常低，因此撞击应该会从它们的表面喷射出大量的物质。我们发现，大部分的这种材料，然后逃离冥王星系统，虽然有很大一部分收集在冥王星和冥卫一的表面。尘埃从小卫星表面喷出的速度强烈地决定了它可能撞击的物体，以及它最有可能撞击冥王星和冥卫一表面的位置。我们还表明，冥王星周围的大气层的存在消除了大多数颗粒大小的影响，并增加了对冥王星的尘埃影响的数量。总的来说，冥王星和冥卫一可能在它们的表面积累了几厘米的小卫星尘埃，这可以被新视野号航天器观测到。

冥王星--卡戎奏鸣曲：小卫星质量的动力学极限

A Pluto--Charon Sonata: Dynamical Limits on the Masses of the Small Satellites

在2005年至2012年期间，哈勃太空望远镜（HST）的图像显示有四颗卫星围绕冥王星-冥卫一运行（Weaver et al 2006，Showalter et al 2011，2012）。虽然它们的轨道和几何形状是众所周知的，但两颗最大的卫星- Nix和Hydra -质量的2个$σ$不确定性与它们的HST质量相当（Brozovic等人2015，Showalter & Hamilton 2015，Weaver等人2016）。值得注意的是，在0.1-1 Gyr时间尺度上的长期系统稳定性的引力$n$ -体计算机计算对Nix和Hydra的质量有更严格的限制，其上限比HST质量大$\sim$ 10%。使用新视野号的尺寸测量对质量密度的限制表明，尼克斯和九头蛇形成于比冥王星和冥卫一更冰冷的物质中。

关于冥王星-冥卫一系统中规则和不规则外卫星的存在

On the existence of regular and irregular outer moons orbiting the Pluto-Charon system

众所周知，矮行星冥王星拥有一个由五颗共面卫星组成的扩展系统。以前的研究探索了孤立系统的形成和演化，忽略了太阳的扰动效应。在这里，我们表明，长期的演变，由于太阳可以强烈影响系统中的外部卫星和环的演变，如果存在的话。虽然由于来自冥王星-冥卫一双星内部的引力势的扩展而产生的岁差会使这种长期演化停止到$a_{crit}\sim0.0035$ AU（$\sim0.09$ $R_{Hill}$是希尔半径，包括所有目前已知的卫星），但外层轨道可能会发生显著的变化。特别是，我们发现，\emph{co-planar}环和卫星不应该存在超越$a_{crit}$，而是，卫星和尘埃粒子在这些地区的secularly演变的时间尺度范围之间的$10^{4}-10^{6}$ yrs，并准周期性地改变其倾角和偏心率通过长期的演变（Lidov-Kozai振荡）。这种振荡可能导致高倾角和偏心率，限制了这些卫星（和尘埃颗粒）可以存在的范围，而不会穿过内部卫星的轨道，或穿过外部希尔稳定范围。因此，如果存在的话，外层卫星可能是\emph{irregular}卫星，其轨道限于非圆形和/或高度倾斜。这些可能被新地平线任务探测到，可能为冥王星卫星系统的长期演化提供直接证据，并为它的起源提供新的线索。

新视野号之后的冥王星系统

The Pluto System After New Horizons

1930年冥王星的发现预示着柯伊伯带和冰矮星的发现，它们是我们太阳系的第三类行星。从20世纪70年代到90年代，冥王星系统的许多迷人的属性被发现，包括多种表面挥发性物质，冥王星的大型卫星卡戎和它的大气层。这些属性，以及1990年代柯伊伯带和冥王星的柯伊伯带小行星群的发现，激发了对冥王星的探索。这项名为“新视野”（NH）的任务在2015年彻底改变了人们对冥王星及其卫星系统的认识。除了提供丰富的地质，成分和大气数据集外，新视野号还证明了冥王星本身在过去40亿年中的地质活动令人惊讶，并且这颗行星表现出令人惊讶的复杂大气现象和地质表达，其丰富程度可与火星相媲美。

冥王星-冥卫一奏鸣曲：环双星系统的动力学结构

A Pluto-Charon Sonata: The Dynamical Architecture of the Circumbinary Satellite System

使用一个大型的n体模拟套件，我们探索冥王星-冥卫一系统中新卫星的发现空间。对于已知卫星的质量和轨道，几乎没有半长轴为$a \lesssim 1.1~a_H$的稳定的椭圆轨道或极轨道，其中$a_H$是最外面的卫星长蛇座的半长轴。半径为$r \lesssim$ 2 km和$a \lesssim 1.1~a_H$的小卫星在从几年到超过1000万年的时间尺度上被喷射出来。$a \gtrsim 1.1~a_H$的轨道在超过1亿年的时间尺度上是稳定的。使用JWST进行的近红外和中红外成像以及使用2-3米级望远镜进行的地面掩星活动可以探测到Hydra轨道外1-2公里的卫星。对这些卫星的观测使得对已知卫星的质量和环双星形成理论的新约束成为可能。

新视野号飞船在与冥王星近距离接触时可能发现的可能场景

Possible scenarios that the New Horizons spacecraft may find in its close encounter with Pluto

明年，也就是2015年，新视野号航天器将与冥王星进行近距离接触。在本研究中，我们讨论了一些可能性，关于什么样的航天器可能会遇到在其接近冥王星。其中应包括：潮汐产生的热量导致地质活动的存在;不太可能存在的内在磁场;等离子体层顶和等离子体层顶的可能性;电离层顶的位置;类似于金星和火星的电离层跨终端流的存在;以及产生冥王星等离子体尾流偏转的马格努斯力的存在。这种偏转在围绕太阳的轨道上上下振荡。

冥王星和冥卫一的平均半径和形状来自新视野图像

Mean radius and shape of Pluto and Charon from New Horizons images

LORRI成像系统在新视野号航天器相遇期间拍摄的接近图像已被用于确定冥王星和冥卫一的平均半径和形状。主要观察结果是使用三种独立方法得出的肢体位置。冥王星和冥卫一的平均半径分别为1188.3 +/- 1.6 km和606.0 +/- 1.0 km（2-sigma）。相应的密度为1854 +/- 11 kg m-3和1701 +/- 33 kg m-3（2 σ）。冥卫一半径值与先前基于地球的掩星估计一致。冥王星半径的估计与新视野号上的ALICE和精细太阳传感器仪器进行的太阳掩星测量一致。冥王星和冥卫一都没有表现出潮汐/旋转扭曲的证据;扁率的上限分别为<0.6%和<0.5%。

太阳风在33 AU：设置新视野冥王星相互作用的界限

Solar Wind at 33 AU: Setting Bounds on the Pluto Interaction for New Horizons

美国宇航局新视野号航天器于2015年7月14日飞越冥王星，携带两台探测带电粒子的仪器。冥王星有一个稀薄的，扩展的大气层，正在逃离行星的弱引力。太阳风与冥王星逃逸大气的相互作用取决于太阳风的条件以及大气的垂直结构。我们已经分析了旅行者2号粒子和字段之间的测量25和39 AU，并提出他们的统计变化。我们已经调整了这些预测，以考虑到太阳活动和太阳风输出的下降。我们总结了在33天文单位可以预期的西南条件的范围，并调查了新视野号可能经历的相互作用的尺度范围。模型估计的太阳风对峙距离从大约7到1000 RP变化，我们最好的估计是大约40 RP（我们采取冥王星的半径为RP=1184公里）。

冥王星上的撞击坑大小-频率分布遵循截断帕累托分布：基于最近新视野号飞越的第一个数据集的结果

The Impact Crater Size-Frequency Distribution on Pluto Follows a Truncated Pareto Distribution: Results from a First Data Set Based on the Recent New Horizons' Flyby

最近可以表明，冥王星的撞击坑大小-频率分布（根据对最近新视野号飞越获得的第一批图像的分析）在直径（D）值从3.75公里到最大确定值37.77公里的区间内遵循幂律α = 2.4926。对这组数据的重新分析显示，整个陨石坑的SFD（即，值在1.2-37.7 km区间内）可以用截断的帕累托分布来描述。

冥王星低质量卫星的形成

The Formation of Pluto's Low Mass Satellites

受新视野号任务的启发，我们考虑冥王星的小卫星-目前的冥河，尼克斯，冥王星和九头蛇-如何在形成冥王星-冥卫一双星的巨大撞击的碎片中生长。撞击后，冥王星和冥卫一吸积了一些碎片，并将其余的从双星轨道上弹射出去。在抛射过程中，碎片粒子之间的高速碰撞产生碰撞级联，导致一些碎片从系统中抛射出来，并使剩余的碎片粒子能够找到围绕双星的稳定轨道。我们的凝聚和迁移的数值模拟表明，碰撞演化的一个环或一个磁盘的碎片导致一些小卫星绕冥王星-冥卫一。这些模拟是第一次证明迁移引起的合并在一个粒子盘。最终的卫星质量与初始盘质量相关。更大的圆盘倾向于产生更少的卫星。就卫星目前的性质而言，我们的研究结果非常支持初始碎片质量为3-10 x 10^{19} g，目前卫星的碎片质量约为0.4-1。我们还预测了一个由半径小于1-3 km的较小卫星和半径约为1-100 cm、光学厚度小于10^-10的非常小的粒子组成的集合。这些天体的半长轴应该在九头蛇目前的轨道之外。

冥王星氮冰的分布和能量平衡，如2015年新视野号所见

Distribution and Energy Balance of Pluto's Nitrogen Ice, as seen by New Horizons in 2015

冥王星的表面地质复杂，因为易挥发的冰在季节性和较长的时间尺度上移动。在这里，我们分析了新视野号LEISA光谱数据，以全球范围内绘制氮冰，包括稀释在其中的甲烷。我们的目标是了解影响冰再分布的季节性过程，计算全球平均能量平衡，并对冥王星的N2库存设定下限。我们提出的平均纬度分布的氮和调查其分布和地形之间的关系，冥王星上使用的地图，包括移动带的甲烷固溶体与氮更完整地映射氮冰的分布。我们发现，全球平均测热辐射的温度是0.83 +\- 0.11，类似于推断的海卫一，冥王星的N2的一个显着的部分存储在斯普特尼克平原。假设冥王星以氮为主的11.5微巴大气与氮冰处于蒸汽压平衡状态，则冰的温度为36.93 +/- 0.10 K，由新视野号测量。结合我们的全球能量平衡计算，这意味着冥王星氮冰的平均辐射热发射率可能在0.47 - 0.72之间。这与旅行者号对海卫一的低发射率估计是一致的，并可能对冥王星的大气季节变化产生影响，如下所述。全球模式的挥发性运输的时候，遇到的是从北到南，和斯普特尼克平原内的冷凝和升华之间的过渡与来自光谱图的粒度和甲烷浓度的变化。冥王星N2冰的低发射率表明，即使冥王星在其轨道上远离太阳，冥王星的大气层也可能经历长时间的恒定压力。

LORRI新视野观测冥王星和冥卫一的全球反照率

Global Albedos of Pluto and Charon from LORRI New Horizons Observations

“新视野号”航天器对冥王星-冥卫一系统的探索首次提供了了解太阳系“第三区”遥远富冰天体中天体表面的日冕分布和其他光度特性的机会。由长距离侦察成像仪（LORRI）相机获得的冥王星和冥卫一整个被照亮的表面的图像提供了冥王星的全球地图，揭示了除了土星的卫星土卫八之外，比任何其他太阳系世界都要大的表面暗斑。冥王星的正常反射率范围为0.08-1.0，冥王星的低反射率区域比冥卫一的任何区域都要暗。冥卫一的表面更为平坦，法向反射率在0.20-0.73之间。冥王星的低丰度特征与地质特征有很好的相关性，尽管一些外生的低丰度尘埃可能是造成在非正式命名为汤博区的区域以西看到的特征的原因。冥王星和冥卫一的相位图都是在纬度上组织的，除了汤博区，较暗的区域集中在冥王星的赤道和冥卫一的北极。冥王星的相位曲线与海卫一相似，海卫一是海王星的大卫星，被认为是一个被捕获的柯伊伯带天体（KBO），而冥卫一的相位曲线与月球的相位曲线相似。Charon的初步债券收益率为0.25+/-0.03，冥王星为0.72+/-0.07。第一次提出了冥王星和冥卫一的近似的邦德轨道图。我们的工作显示了非常高的Erido（接近统一）和行星活动之间的联系，这一结果表明KBO Eris可能正在活动。

A Pluto-Charon Concerto: An Impact on Charon as the Origin of the Small Satellites

We consider a scenario where the small satellites of Pluto and Charon grew within a disk of debris from an impact between Charon and a trans-Neptunian Object (TNO). After Charon's orbital motion boosts the debris into a disk-like structure, rapid orbital damping of meter-size or smaller objects is essential to prevent the subsequent re-accretion or dynamical ejection by the binary. From analytical estimates and simulations of disk evolution, we estimate an impactor radius of 30-100 km; smaller (larger) radii apply to an oblique (direct) impact. Although collisions between large TNOs and Charon…

Trans-Neptunian Space and the Post-Pluto Paradigm

The Pluto system is an archetype for the multitude of icy dwarf planets and accompanying satellite systems that populate the vast volume of the solar system beyond Neptune. New Horizons' exploration of Pluto and its five moons gave us a glimpse into the range of properties that their kin may host. Furthermore, the surfaces of Pluto and Charon record eons of bombardment by small trans-Neptunian objects, and by treating them as witness plates we can infer a few key properties of the trans-Neptunian population at sizes far below current direct-detection limits. This chapter summarizes what we hav…

冥王星的季节：新视野的新预测

Pluto's Seasons: New Predictions for New Horizons

自从上一次冥王星不稳定的传输模型发表以来（Hansen和Paige 1996），我们有（i）2002年和2006-2012年的新恒星掩星数据，其压力大约是1988年发现掩星的两倍，（ii）有关冥王星表面特性的新信息，（iii）一艘航天器将于2015年抵达冥王星，和（iv）一个新的挥发性的传输模式，是足够快，允许一个大的参数空间搜索。这种参数空间搜索粗略地受到掩星结果的约束，揭示了三种广泛的解决方案：高热惯性、大挥发性存量解决方案，具有永久性北方挥发物（PNV）;低热惯性、较小挥发性存量解决方案，具有半球之间的交换，以及2015年以后的压力平台（与压力平台交换，EPP）;以及具有更小挥发性存量的解决方案，在2015年之前大气层早期崩溃（与早期崩溃交换，EEC）。恒星掩星数据支持PNV，但如果没有更多的大气建模或额外的掩星观测和分析，还不能明确排除EEC。

冥王星-冥卫一双星环的演化

Evolution of a ring around the Pluto-Charon binary

我们考虑形成的卫星周围的冥王星-冥卫一二。这两个伙伴之间的早期碰撞可能产生了双星和一个狭窄的碎片环，其中出现了卫星冥河，尼克斯，伊兹密尔和九头蛇。卫星是如何从致密环中出现的还不确定。在这里，我们表明，一个粒子环传播的物理碰撞和集体引力散射，类似于迁移。在双星系统周围，这些过程发生在“最圆”轨道的参考系中，类似于开普勒势中的圆形轨道。星环的粒子在这些轨道上运动，避免了毁灭性的碰撞。阻尼和扩散也有助于粒子在与双星共振驱动的动力学不稳定性中幸存下来。在某些情况下，粒子被困在共振附近，随着冥王星-冥卫一双星的潮汐演化而向外扫过。通过简单的模型和数值实验，我们展示了冥王星-冥卫一撞击环是如何扩展成一个宽阔的圆盘的，而环双星就是从这个圆盘中生长出来的。在某些情况下，环可以远远超出最远的卫星Hydra的轨道，形成少数较小的卫星。如果这些小卫星存在，新视野号将找到它们。

新视野号观测到的冥王星大气层

The Atmosphere of Pluto as Observed by New Horizons

在新视野号飞越期间进行的观测提供了冥王星大气层当前状态的详细快照。虽然低层大气（高度小于200公里）与地面恒星掩星一致，但高层大气比遭遇前模型显示的要冷得多，也更紧凑。分子氮（N $_2$）在大气中占主导地位（海拔<1800公里左右），而甲烷（CH PDMATHAMN），乙炔（C $_2$ H $_2$），乙烯（C $_2$ H $_4$），和乙烷（C $_2$ H $_6$）是丰富的次要种，并可能导致冥王星周围的大范围烟雾的产生。寒冷的高层大气切断了冥王星大气层向太空的预期增强的牛仔裤，流体动力学般的逃逸。目前还不清楚冥王星大气层的现状是否代表了它的平均状态--在季节或地质年表上。

冥王星远侧

Plutos Far Side

新视野号航天器提供了对冥王星的近全球观测，其分辨率远远超过地球数据集。迄今为止，大多数冥王星新视野号的分析都集中在冥王星的相遇半球（即，包含人造卫星平原的反冥卫一半球）。在这项工作中，我们总结和解释远侧的数据（即，非遭遇半球），提供了第一个完整的新视野远侧地形概览。我们发现了强有力的证据，广泛的刀片存款，证据的撞击坑一样大的近侧半球，复杂的线理证据大约对跖的斯普特尼克平原，可能是因果关系，和证据表明，远侧maculae更小，更结构比遇到半球maculae。

冥王星现今大气中O $_2$的新视野上限

New Horizons Upper Limits on O$_2$ in Pluto's Present Day Atmosphere

罗塞塔航天器在彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的昏迷中发现了分子氧（O $_2$）（Bieler et al. 2015），这一令人惊讶的发现挑战了我们对柯伊伯带天体上和内部这种挥发性物质的了解。这一发现促使我们在柯伊伯带行星冥王星的大气中寻找氧气，因为即使在冥王星的地面温度下，O $_2$也是不稳定的。在2015年7月新视野号飞越冥王星期间，该航天器使用各种观测方法探测了冥王星大气层的组成，包括由Alice紫外光谱仪观测到的紫外掩星（Stern et al. 2015; Gladstone et al. 2016; Young et al. 2017）。正如这些报告中所描述的，冥王星大气层中分子物质的吸收产生了N $_2$的检测，以及碳氢化合物物质，如CH $_2$，C $_2$ H $_2$，C $_2$ H $_4$和C $_2$ H $_6$。我们在这里的工作进一步检查了这些数据，以寻找分子氧（O $_2$）的紫外吸收，该分子氧在Alice光谱仪带通中具有重要的截面。我们没有发现O $_2$吸收的证据，并将上限的O $_2$在冥王星的大气中作为切线高度的函数高达700公里。在大部分大气中，视线丰度单位的上限约为3x 10 $^{15}$ cm $^{-2}$，这取决于切线高度，对应的混合比为10 $^{-6}$：10 $^{-4}$，远低于彗星67 …

Formation, Composition, and History of the Pluto System: A Post-New-Horizons Synthesis

The Pluto-Charon system provides a broad variety of constraints on planetary formation, composition, chemistry, and evolution. Pluto was the first body to be discovered in what is now known as the Kuiper belt, its orbit ultimately becoming a major clue that the giant planets underwent substantial orbital migration early in Solar System history. This migration has been linked to an early instability in the orbits of the giant planets and the formation of the Kuiper belt itself, from an ancestral trans-Neptunian planetesimal disk that included Pluto. Pluto-Charon is emblematic of what are now re…

冥王星-卡戎卫星动力学中共振关系的确定

Determination of commensurabilities in the dynamics of the Pluto-Charon's satellites

本文利用精细频率分析和REBOUND数值积分，结合本轮理论，系统识别了冥王星-卡戎四颗卫星的已知及新共振关系，并揭示了初始条件变化对天平动行为的影响。

冥王星新表面成分和温度地图：基于新视野号LEISA数据

New surface composition and temperature maps of Pluto from New Horizons LEISA data

利用新视野号RALPH/LEISA近红外光谱数据，结合五次近距离观测生成共注册的等距矩形地图，通过Hapke混合模型联合反演表面温度、冰层丰度和粒径，获得冥王星表面冰类和温度分布。

A Pluto--Charon Sonata IV. Improved Constraints on the Dynamical Behavior and Masses of the Small Satellites

We discuss a new set of $\sim$ 500 numerical n-body calculations designed to constrain the masses and bulk densities of Styx, Nix, Kerberos, and Hydra. Comparisons of different techniques for deriving the semimajor axis and eccentricity of the four satellites favor methods relying on the theory of Lee & Peale (2006), where satellite orbits are derived in the context of the restricted three body problem (Pluto, Charon, and one massless satellite). In each simulation, we adopt the nominal satellite masses derived in Kenyon & Bromley (2019a), multiply the mass of at least one satellite by a numer…

冥王星和冥卫一的地质学通过新视野的眼睛

The Geology of Pluto and Charon Through the Eyes of New Horizons

美国宇航局的新视野号宇宙飞船揭示了冥王星和冥卫一的复杂地质。冥王星的遭遇半球显示了正在进行的表面地质活动，其中心是一个巨大的盆地，其中含有一层厚厚的挥发性冰，似乎参与了对流和平流，陨石坑的保留年龄不超过$\approx$ 10 Ma。周围的地形显示活跃的冰川流动，明显的运输和旋转的大型浮力水冰地壳块，和点蚀，可能是升华侵蚀和/或崩溃。更神秘的特征包括中央凹陷的高大土丘，可以想象是冰火山，以及具有复杂叶片纹理的山脊。冥王星也有古老的陨石坑地形，其年龄可达4Ga，这些陨石坑地形延伸断裂，并被广泛覆盖，可能受到冰川或其他过程的侵蚀。卡戎目前似乎并不活跃，但在近40亿年前经历了主要的伸展构造运动和表面重塑（可能是冰火山）。冥王星和冥卫一上的撞击坑数量与柯伊伯带中最陡的撞击物尺寸-频率分布并不一致。

旋双星的自旋轨道耦合和混沌旋转。冥王星-冥卫一系统小卫星的应用

Spin-orbit coupling and chaotic rotation for circumbinary bodies. Application to the small satellites of the Pluto-Charon system

本文研究了平面准圆轨道上的环双星的共振转动。分别用内双星和环双星的轨道平均运动表示$n_b$和$n$，我们证明了在频率$n\pm kν/2$处存在自旋-轨道共振，其中$ν= n_b - n$和$k$是整数。此外，当在固有频率的天平动具有与$ν$相同的幅度时，共振重叠并且旋转变得混乱。我们将这些结果应用于冥王星-冥卫一系统中的小卫星，并得出结论，它们的旋转可能是混沌的。然而，对于小的轴向不对称，旋转也可以是稳定的并且不同步。

确定周双星轨道根数的数值方法及其在周双星行星和冥王星-冥卫一卫星中的应用

A Numerical Method for Determining the Elements of Circumbinary Orbits and Its Application to Circumbinary Planets and the Satellites of Pluto-Charon

围绕双星系统运行的行星和卫星存在于太阳系和太阳系外的行星系中。它们的轨道可能与开普勒轨道有很大的不同，如果它们接近双星，并且次级与初级质量比很高。环双星轨道的正确描述是在行星频率$κ_0$下的自由偏心率$e_{\rm free}$，在平均运动$n_0$下的强迫偏心率$e_{\rm forced}$，以及由双星势的非轴对称分量强迫的更高频率的振荡。我们表明，这些条款的振幅和频率的精确数值，可以提取从数值轨道积分，通过应用快速傅立叶变换（FFT）的圆柱体之间的距离circumbinary对象和二进制的质量质心作为时间的函数。我们将这种方法应用到三个开普勒环联行星和冥王星的卫星冥卫一。对于冥王星-冥卫一的卫星冥河，$κ_0$和$e_{\rm free}$的FFT结果分别与一阶解析值和Showalter & Hamilton（2015）报告的值有显著差异。我们发现，$κ_0$的偏差可能是由于3：1平均运动共振的影响，并讨论了较低的值$e_{\rm free}$的影响。

冥王星小卫星的轨道与质量

Orbits and Masses of the Small Satellites of Pluto

本研究利用哈勃望远镜和新视野号的观测数据，更新了冥王星四颗小卫星的轨道与质量，发现Nix、Hydra质量低于此前估计，且内部可能富含冰，极小的Styx和Kerberos质量约束仍较差。

新视野号和哈勃Space Telescope搜寻冥王星-冥卫一系统中的环、尘埃和碎片

The New Horizons and Hubble Space Telescope Search For Rings, Dust, and Debris in the Pluto-Charon System

我们在冥王星-冥卫一系统中寻找尘埃或碎片环，在新视野号相遇之前，期间和之后。所采用的方法包括：在接近冥王星的过程中寻找后向散射光（$\sim15^\circ$阶段），在现场探测撞击粒子，在接近冥王星的时刻附近寻找恒星掩星，以及在离开冥王星的过程中寻找前向散射光（$\sim165^\circ$阶段）。在遭遇之前使用HST进行的搜索也有助于获得结果。没有环，碎片或尘埃的功能，但我们的检测极限提供了一个改进的图片整个冥王星-卡戎系统的环境。在后向散射光中观测到的光环覆盖了距离系统重心35，000 - 250，000公里的区域，这个区域开始于冥河的轨道内部，并延伸到九头蛇轨道半径的四倍。我们使用NH LORRI相机在该区域的内半部分获得了最严格的限制。我们对一个看不见的环的正常$I/F$的限制取决于环的径向尺度：$2\times10^{-8}$（$3σ$）用于1500公里宽的环，$1\times10^{-8}$用于6000公里宽的环，$7\times10^{-9}$用于12,000公里宽的环。在距离冥王星超过$\sim100,000$公里的地方，HST的观测将正常的$I/F$限制在$\sim8\times10^{-8}$。尘埃的前向散射光从冥王星表面延伸到冥王星-冥卫一希尔球体（$r_{\rm Hill}=6.4\times10^6$ km）。在$\sim10^4$公里尺度上，没有发现环或…

冥王星-卡戎奏鸣曲 V：HST 状态向量的长期稳定性

A Pluto-Charon Sonata V. Long-term Stability of the HST State Vector

通过275个n体计算，限定冥王星-卡戎四颗小卫星总质量上限，并评估其长期稳定性，新状态向量下斯提克斯轨道更易受尼克斯摄动。

通过新视野号Ralph/LEISA数据的逐像素Hapke建模，冥王星的全球表面组成

Pluto's global surface composition through pixel-by-pixel Hapke modeling of New Horizons Ralph/LEISA data

2015年7月14日，美国宇航局的新视野号任务为我们提供了冥王星系统前所未有的详细视图。新视野号上的拉尔夫/莱萨红外光谱仪揭示了冥王星遭遇半球的复杂成分多样性。我们目前的冥王星成分图定义的空间分布的丰度和纹理特性的挥发性甲烷和氮冰和非挥发性水冰和托林。这些结果是通过将逐像素Hapke辐射转移模型应用于LEISA扫描而获得的。我们的分析主要集中在大尺度的纬度变化的甲烷和氮冰，并旨在设置观测的挥发性运输模式的限制。具体来说，我们发现了三个纬度带：第一个富含甲烷，从极点延伸到北纬55度，第二个主要由氮组成，继续向南延伸到北纬35度，第三个主要由甲烷组成，到达北纬20度。我们表明，这些表面单元的挥发物的分布可以解释在过去几十年的日照差异。纬度模式被Sputnik Planitia打破，Sputnik Planitia是一个大型的挥发物储存库，其中氮起着最重要的作用。甲烷和氮在这一地区的物理性质是暗示存在一个冷阱或可能的挥发性分层。此外，我们的模拟结果指出，从斯普特尼克平原的西北边缘向南可能的氮升华运输。

2015年6月29日新视野号飞越时的地面恒星掩星冥王星大气层

Pluto's atmosphere from the 29 June 2015 ground-based stellar occultation at the time of the New Horizons flyby

我们提出了2015年6月29日从新西兰和澳大利亚观测到的多弦冥王星掩星的结果。这是在美国宇航局新视野号飞越冥王星系统前两周发生的，可以作为地面和空间结果之间的有用比较。我们发现冥王星的大气层仍在膨胀，自2013年以来压力显著增加了5 $\pm$ 2\%，自1988年以来几乎增加了3倍。这一趋势排除了，截至今天，与冥王星从太阳衰退有关的大气崩溃。在新西兰的几个地点观测到了罕见的中心闪光。闪光的形状和幅度与一个厚度约3 km的球形透明大气层相一致，该大气层的底部位于冥王星表面上方约4 km处，平均温度梯度约为5 K km $^{-1}$。我们讨论的可能性，观测到的和建模的闪光之间的小偏差是由当地的地形特征（山脉）沿冥王星的肢体，阻止恒星光。最后，利用两种可能的温度分布，从我们的最深可达水平向下外推到表面的压力分布，我们得到了表面压力的可能范围为11.9-13.7~ $μ$ bar。

钱德拉探测冥王星X射线的困惑

The Puzzling Detection of X-rays From Pluto by Chandra

使用钱德拉ACIS-S，我们已经获得了冥王星系统的成像X射线分光光度法，以支持2015年7月14日的新视野号飞越。在2014年2月至2015年8月的4次访视中获得了174 ksec的观察结果。我们在0.31至0.60 keV通带中测量了6.8计数的净信号和1.2计数的噪声水平，其中11 x 11像素框（100 x 100 R_Pluto）在> 99.95 C.L.处进行检测。冥王星的光子与背景光谱不匹配，与冥王星同动的90%通量孔径重合，并且不是天源混淆。来自冥王星的平均0.31至0.60 keV X射线功率为200 MW，在已知太阳系发射源的X射线功率水平的中间范围：极光降水，太阳X射线散射，以及太阳风（SW）离子和大气中性粒子之间的电荷交换（CXE）。我们排除了极光效应作为一个来源，因为冥王星没有已知的磁场&新视野号爱丽丝紫外光谱仪在飞越冥王星期间没有检测到来自冥王星的气辉。纳米尺度的大气雾霾颗粒可能导致冥王星对太阳X射线的共振散射增强，但探测到的光子的能量特征与太阳光谱不匹配，冥王星散射X射线发射的估计值比我们观测到的3.9e-5 cps低100倍以上。来自SW碳，氮和氧离子的CXE发射可以产生所看到的能量信号，并且从新视野号数据中推导出的冥王星6 e25中性气体逃逸率可以支持我们观测所需的3.0e24 X射线光子/秒的发射率。使用SW质子密度和速度测量的太阳风围绕冥王星（S…

来自新视野观测的冥王星光化学雾微观物理学的约束

Constraints on the Microphysics of Pluto's Photochemical Haze from New Horizons Observations

新视野号飞越冥王星证实了其大气层中存在薄雾。观测到的高相亮度与低相亮度之比很大，再加上霾的蓝色，表明霾粒子是分形聚集体，类似于土卫六上的光化学霾。因此，研究冥王星的薄雾可以揭示冥王星和泰坦大气之间的相似性和差异。我们使用社区气溶胶和大气辐射模型来模拟雾霾分布，假设分布是由来自光化学的颗粒的沉降和凝聚形成的。被认为是由纯粹的球形和纯粹的分形聚集体颗粒的霾。当光化学产物的向下通量等于柱积分甲烷破坏率~1.2 $\times$ 10 $^{-14}$ g cm $^{-2}$ s $^{-1}$时，模型结果与掩星观测结果之间的一致性可通过聚集粒子获得，而对于球形粒子，质量通量必须大2-3倍。这一通量几乎与以前通过将微物理模型结果与卡西尼号观测结果进行比较而获得的土卫六的霾产生通量相同。根据前向散射测量，聚集体粒子半径对粒子带电很敏感，粒子荷径比为30 e-/μm是在冥王星表面附近产生约0.1-0.2 μm聚集体所必需的。这样的粒子荷径比以前在土卫六上获得的粒子荷径比高2-4倍。由具有相同粒子荷径比的球体组成的雾具有小4倍的粒子。这些结果进一步表明，烟雾颗粒是分形聚集体。我们还考虑了HCN和C $_{2}$ -碳氢化合物的凝结对霾颗粒的影响，这可能在形成它们的分布中起重要作用。

冥王星大气环流模式及对新视野号温度廓线的预测

An atmospheric general circulation model for Pluto with predictions for New Horizons temperature profiles

结果是从一个3-D冥王星大气环流模型（GCM），其中包括传导加热和冷却，非局部热力学平衡（非LTE）加热甲烷在2.3和3.3微米，非LTE冷却冷却甲烷在7.6微米，LTE CO旋转线冷却。大气环流模式还包括对次表层温度和地表-大气质量交换的处理。最初的1米厚的表面氮霜层被假定为，它是足够大的作为一个大的散热器（与太阳能加热项相比），但足够小的水冰地下属性也是显着的。在三维风场的所有三个方向上都发现了结构（水平方向上的最大量级为10 m/s，垂直方向上的最大量级为10 $^-5$ microbar/s）。在几个高度上发现了顺行喷流。人们发现两极上空的气流方向与海拔高度非常一致。为新视野号上的Alice和REX仪器提供了垂直温度分布预测，同时为地面恒星掩星观测提供了光变曲线预测。利用该模型，0.2%和1.0%的甲烷浓度以及8和24微巴的表面压力是可区分的。对于地基恒星掩星，不同甲烷浓度的光变曲线之间存在可检测到的差异，但不是不同的初始全球平均表面压力。

2011年HM102：在寻找后冥王星新视野目标的过程中发现了高倾角的L5海王星特洛伊木马

2011 HM102: Discovery of a High-Inclination L5 Neptune Trojan in the Search for a post-Pluto New Horizons Target

我们提出了一个长期稳定的L5（尾随）海王星特洛伊木马的发现，在获得的数据中寻找候选外海王星天体的新视野号航天器在延长后冥王星任务期间飞行。海王星特洛伊2011 HM 102是这个种群中倾角最大的（29.4度）。它本质上比任何一个在H~8.18的L5木星特洛伊更亮。我们已经确定了它的灰色（第一次为任何L5海王星特洛伊木马），我们发现这是类似于适度的红色L4海王星特洛伊木马，这表明类似的表面性质的成员特洛伊云。我们还提出了来自两个L4海王星木马（2006年RJ 103和2007年VL 305）的档案数据的颜色，更好地完善人口的整体颜色分布。在本文中，我们描述了发现的情况，我们对2011 HM 102的物理特征，以及该对象对海王星特洛伊人口的影响。最后，我们讨论了在2013年中到晚些时候，新视野号航天器近距离接近2011 HM 102的前景。

冥王星逃逸大气的混合流体/动力学模拟

Hybrid fluid/kinetic modeling of Pluto's escaping atmosphere

预测冥王星高层大气的逃逸率和热结构，为2015年新视野号航天器相遇做准备，对于规划和解释预期的测量非常重要。冥王星的大气层有一个适中的金斯参数，这不符合金斯逃逸的经典定义，即从类地行星逃逸的轻物质，也不符合彗星和某些系外行星的流体动力外流。一段时间以来，有人提出冥王星位于缓慢的流体动力逃逸区域。使用混合流体/分子动力学模型，我们以前证明了该模型的典型实现未能正确描述太阳能最小条件下高层大气的适当温度结构。在这里，我们使用一个时间相关的求解器，使我们能够将这些模拟扩展到更高的加热速率，我们检查流体模型中，牛仔裤一样的逃逸表达式用于上边界条件。我们将这些与加热条件下的大气混合模拟进行比较，加热条件大致代表太阳能最低和平均条件，因为这些支架条件预计在新地平线遭遇。虽然我们发现逃逸率与以前估计的慢流体力学逃逸模型，大致符合能量有限逃逸，我们的模型产生了一个更广泛的大气层与较高的温度大致符合最近的观测CO。这样一个扩展的大气层将受到卡戎的影响，并将影响冥王星的相互作用与太阳风在新地平线遇到。由于我们以前已经表明，这样的模型可以缩放，这些结果有影响的建模系外行星大气层的能量有限逃逸近似经常使用。

Pluto Follow On Missions: Background, Rationale, and New Mission Recommendations

The first exploration of Pluto was motivated by (i) the many intriguing aspects of this body, its atmosphere, and its giant impact binary-planet formation; as well as (ii) the scientific desire to initiate the reconnaissance of the newly-discovered population of dwarf planets in the Kuiper Belt. That exploration took place in the form of a single spacecraft flyby that yielded an impressive array of exciting results that have transformed our understanding of this world and its satellites, and which opened our eyes to the exciting nature of the dwarf planet population of the Kuiper Belt. From Pl…

冥王星-卡戎奏鸣曲III。冥王星周围碎片环中冥卫一的增长

A Pluto-Charon Sonata III. Growth of Charon from a Circum-Pluto Ring of Debris

目前的理论认为冥王星-冥卫一双星的形成有两种选择（Canup 2005，2011; Desch 2015）。在“打了就跑”的模型中，质量较低的抛射体几乎没有击中质量较大的冥王星，扬起一些碎片，并保持与冥王星的结合（另见Asphaug等人，2006年）。在一个“擦地-合并”的情况下，抛射体在与冥王星合并时会产生大量碎片（另见Canup 2001年）。为了更详细地研究擦合并的想法，我们考虑了环绕冥王星的固体环内冥卫一质量物体的增长。数值计算表明，在初始半径为145-230 km的微行星群中，类冥卫一迅速形成。在大约30-100天的时间尺度上，新形成的冥卫一类似物有半长轴，a = 5-6冥王星半径，轨道偏心率，e = 0.1-0.3，类似于冥卫一类似物在与冥王星碰撞后保持束缚。虽然早期成长的冥卫一类似物产生环的小颗粒在a = 50-275冥王星半径，喷射几个145-230公里的剩余物的中央冥王星-冥卫一二删除这些小固体在10-100年。简单的估计表明，小粒子可能会在中央双星喷出的10-20公里物体的通过中幸存下来。我们的研究结果表明，冥王星-冥卫一环双星卫星系统不是由擦合并的影响时，形成的冥卫一环冥王星盘导致喷射的几个100-200公里的粒子通过冥王星-冥卫一双星的轨道平面。然而，如果一个不断成长的冥卫一只喷发出小得多的粒子，那么擦撞和合并撞击是冥王星-冥卫一双星和一个小的环双星系综的合…

冥王星的紫外线光谱，表面反射率和气辉发射

Pluto's Ultraviolet Spectrum, Surface Reflectance, and Airglow Emissions

在新视野号宇宙飞船与冥王星相遇期间，爱丽丝紫外光谱仪进行了一系列观测，探测到了来自行星际介质（IPM）和冥王星的辐射。在冥王星方向上，在莱曼$α$测得IPM为133.4 $\pm$ 0.6 R，在莱曼$β$测得IPM为0.24 $\pm$ 0.02 R，在He I 584 π测得IPM <0.10 R。我们分析了在最接近冥王星之前不久获得的3,900个数据，并检测了冥王星盘上方H I，N I，N II，N $_2$和CO的气辉发射。我们发现冥王星在莱曼$α$的亮度是$29.3\pm1.9$ R，与遭遇前的估计非常一致。探测到1085 nm的N II多重态标志着冥王星大气层中首次直接探测到离子。我们没有检测到任何来自惰性气体的发射，并将Ar I 1048 γ谱线的亮度设定为3 $σ$上限0.14 R。我们比较前遇到的模型预测和预测，从我们自己的气辉模型，根据大气剖面来自新视野号观测到的太阳掩星，冥王星的气辉观测亮度。尽管莱曼$α$完全不透明，但冥王星的大气层在波长超过1425 Å时光学较薄。因此，大量的太阳FUV光到达表面，在那里它可以参与空间风化过程。从冥王星反射的太阳光亮度，我们发现冥王星表面在1400- 1850 ° C之间的反射系数（I/F）为17%。我们还报告了第一次检测到的C $_3$烃分子，甲基乙炔，在吸收，在柱密度为~5 $\times10^{15}$ cm $^{-…

新视野号太阳紫外掩星观测冥王星大气层的结构和组成

Structure and Composition of Pluto's atmosphere from the New Horizons Solar Ultraviolet Occultation

2015年7月14日，美国宇航局新视野号宇宙飞船上的爱丽丝仪器观测到冥王星大气层的紫外线掩星。透射率与海拔高度对N2、CH 4、C2 H2、C2 H4、C2 H6和霾的存在敏感。我们推导出视线的丰度和本地数密度的5种分子，视线的光学深度和消光系数的阴霾。我们发现了以下主要结论：1）我们确认了冥王星高层大气的温度比新视野号飞越前预期的要低，高层大气温度接近65-68 K。外底（半径约2900 km，或海拔约1710 km）Jeans逃逸速率分别为（3e 22 - 7 e22）N2/s和（4 e25 - 8 e25）CH 4/s。2)我们测量了甲烷丰度从80至1200公里以上的表面。对Alice CH 4和Alice和REX N2测量结果的联合分析表明，低层大气非常稳定，涡流扩散系数很小，最有可能在550和4000 cm 2/s之间。如此小的涡流扩散系数使同层顶位于距离表面12公里的范围内，使冥王星有一个小的行星边界层。推断的CH 4表面混合比为~0.28- 0.35%。3)C2 Hx烃类（C2 H2、C2 H4、C2 H6）的丰度分布与海拔高度不是简单的指数关系。我们检测到C2 H4在410公里高度附近的视线丰度的局部最大值，C2 H2在320公里附近，以及C2 H6在260公里处的拐点或局部最大值的建议。我们还检测到C2 H4在200 km高度附近的局部极小值，C2 H2在170 …

Large-scale cryovolcanic resurfacing on Pluto

The New Horizons spacecraft returned images and compositional data showing that terrains on Pluto span a variety of ages, ranging from relatively ancient, heavily cratered areas to very young surfaces with few-to-no impact craters. One of the regions with very few impact craters is dominated by enormous rises with hummocky flanks. Similar features do not exist anywhere else in the imaged solar system. Here we analyze the geomorphology and composition of the features and conclude this region was resurfaced by cryovolcanic processes, of a type and scale so far unique to Pluto. Creation of this t…

解读冥王星的霾：太阳能驱动的蒸气压羽流如何塑造其双峰粒径分布

Deciphering Pluto's Haze: How a Solar-Powered Vapor-Pressure Plume Shapes Its Bimodal Particle Size Distribution

本研究针对现有模型无法解释的冥王星大气霾粒子双峰分布问题，利用KINAERO光化学微物理模型模拟季节循环影响，揭示了小粒子由光化学凝聚生成、大粒子由表面挥发物升华抬升形成的机制。

冥王星在季节和天文时间尺度上的CH4周期

The CH4 cycles on Pluto over seasonal and astronomical timescales

新视野号的观测表明，冥王星上的甲烷有着复杂的历史，涉及不同成分、厚度和稳定性的储层，这些储层受到不同时间尺度上发生的挥发性过程的控制。为了解释这些观测结果，我们使用了冥王星挥发物传输模型，能够模拟数百万年来N2和CH 4冰的周期。通过假设固定的固体混合比，我们探讨了如何在表面反射率，发射率和热惯性的变化影响挥发物的运输。因此，这项工作是Bertrand等人（2018）工作的直接和自然的延续，该工作仅探索了N2循环。结果表明，明亮的CH 4沉积物可以在Sputnik Planitia外为N2冰创造冷阱，导致N2和CH 4循环之间的强耦合。根据CH 4冰的假设温度，该模型预测CH 4冰的积累（1）在观察到叶片地形沉积物的赤道相同纬度，支持这些富含CH 4的沉积物是巨大的和常年存在的观点，或（2）在中纬度（25°N-70°N），形成厚地幔，这与新视野号的观测结果一致。在我们的模拟中，这两个CH 4冰水库是不是在一个平衡态，任何一个可以主宰另一个在很长的时间尺度，这取决于对CH 4冰的假设。这表明所观察到的储层之间存在长期的挥发性迁移。该模型还再现了新视野号观测到的中纬度地区和叶片地形周围的赤道低压中N2沉积物的形成。在两极，只有季节性的甲烷和氮气存款获得冥王星目前的轨道配置。最后，我们表明，冥王星的大气层中总是包含，在过去的天文周期，足够的气体甲烷吸收大部分传入的莱曼通量。

普尔科沃天文台自动望远镜对冥王星-冥卫一系统的天体测量

Astrometrical Observations of Pluto - Charon System with the Automated Telescopes of Pulkovo Observatory

2006年1月19日发射的“新地平线”号太空探测器，目的是研究冥王星及其卫星。航天器将在2015年7月中旬接近冥王星12500公里，并将获得冥王星及其卫星的最详细图像。同时，地面望远镜的观测也可能有助于对这种遥远系统的研究。因此，俄罗斯天文台普尔科沃天文台观测天体测量实验室决定重新处理过去十年中获得的观测结果。我们用普尔科沃的反射镜天文照相机ZA-320 M和基斯洛夫斯克附近的马克苏托夫望远镜MTM-500 M对冥王星-冥卫一系统进行了350多次位置观测。利用普尔科沃天文台开发的APEX-Ⅱ软件系统对观测数据进行处理，并对冥王星-冥卫一系统的光重心位置差进行了数值模拟计算。

冥王星系统：新视野号探测的初步结果

The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons

冥王星系统最近由美国宇航局的新视野号宇宙飞船探索，于2015年7月14日最接近。冥王星的表面显示出不同的地貌，地形年龄，地形，颜色和成分梯度。水冰地壳，地质年轻的表面单位，表面冰对流，风条纹，挥发性运输和冰川流动的证据被发现。冥王星的大气层是高度延伸的，有微量的碳氢化合物，一个全球性的阴霾层，表面压力接近10微巴。冥王星多样的表面地质和长期活动提出了一个基本问题，即小行星如何在形成后数十亿年仍然活跃。冥王星的大卫星卡戎显示了构造和不均匀地壳组成的证据，它的北极显示了令人困惑的黑暗地形。小卫星Hydra和Nix的反射率高于预期。

KBO的首次高相位观测：柯伊伯带（15810）1994 JR1的新视野成像

The First High-Phase Observations of a KBO: New Horizons Imaging of (15810) 1994 JR1 from the Kuiper Belt

美国宇航局的新视野号宇宙飞船于2015年11月2日使用长距离侦察成像仪（LORRI）从1.85 AU的距离观察到（15810）1994 JR $_1$，这是一个3：2共振的库皮尔带天体（KBO），并于2016年4月7日再次从0.71 AU的距离观察到。这是第一次近距离观测冥王星以外的KBO。结合地面和哈勃空间望远镜（HST）在小相位角的观测和LORRI在更高相位角的观测，我们产生了第一个典型KBO的盘积分太阳相位曲线，$α$ =0.6-58 $^\circ$。在这些几何形状的观测，只能从外太阳系的航天器，约束表面性质，如宏观粗糙度和单粒子相函数。1994 JR $_1$表面粗糙，平均地形坡度为37 $\pm$ 5 $^\circ$，自转周期相对较快，为5.47 $\pm$ 0.33小时。1994 JR $_1$目前距离冥王星2.7天文单位;我们的天体测量点能够进行高精度的轨道确定和积分，这表明它每240万年（10个$^4$日心轨道）就接近冥王星，导致冥王星扰动1994 JR $_1$。在11月的航天器观测期间，使用HST以两种颜色同时观测到KBO，证实了它非常红的光谱斜率。这些观测为新视野-柯伊伯带扩展任务中许多潜在的未来遥远KBO观测奠定了基础。

新视野号航天器的MegaPipe天体测量

MegaPipe astrometry for the New Horizons spacecraft

美国宇航局于2006年发射的新视野号宇宙飞船将于2015年7月14日抵达冥王星-冥卫一系统。在那里，它将花几个小时对冥王星及其卫星进行成像。然后它将有少量的储备推进剂，用于将探测器引导到柯伊伯带中的第二个尚未被发现的物体上。CFHT上MegaPrime相机的数据被用来建立一个精确的，高密度的天体测量参考系，用于最终接近冥王星系统和寻找次要目标。冥王星目前位于银道面上。这是一个障碍，因为存在混淆的潜在问题。然而，这也是一个好处，因为它允许使用UCAC 4天体测量参考星表，这通常是太稀疏的使用MegaCam图像。最终星表的天体测量精度，如残差所测量的，是0.02角秒。

Past and present dynamics of the circumbinary moons in the Pluto-Charon system

The Pluto-Charon (PC) pair is usually thought of as a binary in the dual synchronous state, which is the endpoint of its tidal evolution. The discovery of the small circumbinary moons, Styx, Nix, Kerberos, and Hydra, placed close to the mean motions resonances (MMRs) 3/1, 4/1, 5/1, and 6/1 with Charon, respectively, reveals a complex dynamical architecture of the system. Several formation mechanisms for the PC system have been proposed. Our goal is to analyse the past and current orbital dynamics of the satellite system. We study the past and current dynamics of the PC system through a large s…

冥王星和冥卫一的表面成分

Surface Compositions Across Pluto and Charon

新视野号宇宙飞船绘制了冥王星和冥卫一相遇半球的颜色和红外光谱。易挥发的冰CH $_4$、CO和N $_2$占据了冥王星的表面，它们具有复杂的空间分布，这是由于升华、冷凝和冰川流动在季节和地质时间尺度上的作用。冥王星的H $_2$ O冰“基岩”也被绘制出来，在各种环境中都有孤立的露头。冥王星的表面表现出复杂的区域色彩多样性与其不同的省份。冥卫一的颜色模式更简单，主要是中性低纬度地区和红色的北极地区。冥卫一的近红外光谱显示出具有强烈NH $_3$吸收的高度局部化区域，这些区域与具有相对新鲜的撞击喷出物的小陨石坑有关。

冥王星和冥卫一上的撞击坑柯伊伯带小天体的亏损

Impact Craters on Pluto and Charon Indicate a Deficit of Small Kuiper Belt Objects

新视野号航天器飞越冥王星和冥卫一，提供了嵌入柯伊伯带的陨石坑表面的高分辨率图像，柯伊伯带是海王星以外的一个广阔的天体区域。冥王星和冥卫一上的撞击坑是由与其他柯伊伯带天体（KBO）碰撞形成的，直径从40公里到300米，比大多数直接用望远镜观察到的KBO都要小。我们发现直径小于约13公里的小陨石坑相对较少，这不能仅仅用地质重铺来解释。这意味着小型KBO（直径小于1至2公里）不足。冥王星和冥卫一的一些表面可能超过40亿年，因此它们的陨石坑记录提供了早期太阳系KBO的大小频率分布的信息。

Circumbinary混沌：使用冥王星的最新卫星来约束Nix和Hydra的质量

Circumbinary Chaos: Using Pluto's Newest Moon to Constrain the Masses of Nix & Hydra

冥王星系统为研究具有多个低质量伴星的双星提供了独特的本地实验室。本文研究了冥王星系统中最近发现的卫星P4的轨道稳定性。这颗新发现的伴星的轨道靠近冥王星-冥卫一双星的平面，大约位于两颗小卫星尼克斯和水蛇的中间。我们使用一套少体积分来约束Nix和Hydra的质量以及P4的轨道参数。为了使系统在太阳系的年龄内保持稳定，尼克斯和九头蛇的质量可能分别不超过5e 16 kg和9 e16 kg。这些上限假设Nix和Hydra之间的固定质量比为它们的中值光学亮度所暗示的值。我们的研究发现，稳定性是更敏感的总质量和向下修正的冥卫一的偏心率（从我们采用的值0.0035）是不太可能显着影响我们的结论。我们的上限是一个数量级低于现有的天体测量限制的质量尼克斯和九头蛇。如果密度至少是冰的密度，尼克斯和九头蛇的密度将超过0.3。这种限制意味着它们是冰的，正如巨型撞击模型所预测的那样。即使有这些低质量，P4也只有在偏心率e < 0.02时才保持稳定。与冥卫一的5：1共振是特别不稳定的，结合稳定性约束和观测到的平均运动，P4的首选轨道就在5：1共振的外部。这些预测将在新视野卫星访问冥王星时得到验证。根据冥王星-冥卫一系统的结果，我们预计环双星系统，多行星系统将比它们的单星系统更广泛地分布。此外，接近三体稳定边界的环联系外行星，如开普勒发现的那些，不太可能在附近有其他同伴。

新视野号环碰撞危险：来自地球观测的约束

New Horizons Ring Collision Hazard: Constraints from Earth-based Observations

新视野号飞船的标称轨道在距离质心$\sim 10,000\ \rm{km}$的位置穿过冥王星的卫星平面，位于冥王星和冥卫一的轨道之间。我已经研究了基于该区域内的环和尘埃的观测极限的航天器的风险，假设各种颗粒尺寸分布。最好的极限是2011年和2012年的HST观测，这大大改善了恒星掩星的极限，尽管它们没有那么靠近行星。根据HST数据，并假设粒度分布为“合理的最坏情况”，我们将在相遇期间由半径为$> 0.2\ \textrm{mm}$的颗粒对航天器造成的$N < 20$破坏性影响限制在一定范围内。命中数是$\approx$ 200 $\times$高于NH任务要求，$\approx$ $2000\times$高于任务要求的水平。恒星掩星仍然是有价值的，因为它们能够测量比直接成像更接近冥王星表面的$N$，尽管灵敏度限制比HST成像高几个数量级。HST和掩星都不够敏感，不能将$N$限制在任务要求或以下。