The Wide-Binary Origin of The Pluto-Charon System
冥王星-冥卫一双星系统是柯伊伯带双星系统中研究得最好的代表。它的起源对于了解其他库珀带天体（KBO）和双星的形成以及外太阳系的演化至关重要。冥王星-冥卫一系统被认为是在两个大质量KBO以相对较低的速度发生巨大撞击后形成的。然而，两个质量最大的KBO之间发生随机直接碰撞的可能性很低，并且进一步受到低速碰撞要求的限制，使其成为一种潜在的微调情景。在这里，我们扩展了我们以前的研究，并提出，原冥王星-冥卫一系统形成为一个高度倾斜的宽二元，然后通过长期/准长期演变成一个直接的影响。由于宽双星在柯伊伯带中无处不在，许多预计是高度倾斜的，我们的方案预计将是强大的。我们使用分析工具和三重太阳（原）冥王星-冥卫一系统的少体模拟表明，一个大的参数空间的初始条件导致这样的碰撞。这种碰撞的速度是束缚系统的逃逸速度，这自然解释了低速碰撞。因此，冥王星-冥卫一系统的动力演化和起源可以追溯到与其他双星和接触双星（如Arrokoth）相似的长期起源，并表明它们在KBO的演化中发挥了关键作用。
2020-08-12 astro-ph.EP
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。
2015-04-30 astro-ph.EP
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。
2019-03-11 astro-ph.EP
Formation and evolution of Pluto's small satellites
冥王星的5个已知卫星系统处于令人困惑的轨道配置。四颗小卫星中的每一颗都位于与最大卫星Charon的平均运动共振附近的低偏心率和低倾角轨道上。冥王星-冥卫一双星可能是由于巨大的撞击而形成的，因此对小卫星的最简单解释是它们是从碰撞的碎片中吸积而成的。冥王星-冥卫一双星自形成以来就由于潮汐力而向外演化，这驱使它们进入目前的双同步状态。与此同时，冥卫一形成时留下的碎片最初离冥王星-冥卫一的距离并不足以解释目前小卫星的轨道。该系统的突出问题是碎片向外移动和小卫星位于与Charon的平均运动共振附近。这项工作探讨了碰撞相互作用的碎片绕冥王星-冥卫一系统的动力学行为。虽然这项工作专门测试了最初的盘和环配置，旨在模拟日心撞击卫星破坏的后果，但我们通常发现碰撞相互作用可以帮助向外移动物质，并保持不稳定的物质动态地束缚在冥王星-卡戎系统上。这些过程会产生碎片环，由于碰撞过程，碎片环的轨道迅速演变，近心逐渐增大，半长轴逐渐减小。虽然这些碎片环和碎片盘最终会在比被破坏卫星的初始位置更远的地方建造卫星，但在广泛的测试条件下，它们并没有表现出强烈的偏好，即在与Charon的平均运动共振中或附近建造卫星。
2015-05-05 astro-ph.EP
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…
2019-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Search for signatures of dust in the Pluto-Charon system using Herschel/PACS observations
在这封信中，我们将探索冥王星和冥卫一的远红外环境，主要目的是识别任何可能的尘埃环的迹象，如果它存在于系统中。我们的研究是基于2012年3月14日至19日之间的9个时期，在赫歇尔空间天文台上使用PACS仪器在70 μ m处进行的观测。冥王星-冥卫一系统的远红外图像进行了比较的点扩散函数（PSF）参考类星体3C454.3。观测到的冥王星-冥卫一和参考的PSF之间的偏差小于1 sigma，表明没有发现系统周围存在扩展尘埃环的明确证据。我们的方法能够探测到一个假设的环，其总通量约为3.3 mJy，距离系统质心约153000 km（冥王星-冥卫一距离约8.2）。我们在合理的磁盘配置中对总磁盘质量和柱密度设置了上限，并分析了2015年7月NASA新视野号飞越期间的危险。这一实际模型配置预测沿探针路径的柱密度为8.7 × 10 ^（-10）gcm^（-2），撞击器质量为8.7 × 10 ^（-5）g。
2015-06-25 astro-ph.EP
Impactor Flux and Cratering on the Pluto-Charon System
研究了冥王星和冥卫一碰撞演化过程中的撞击流和撞击坑。冥王星是位于39.5天文单位的海王星外天体，与海王星处于3：2的平均运动共振。要做到这一点，我们开发了一个统计代码，包括灾难性的碰撞和撞击事件，并考虑到稳定和不稳定区的3：2平均运动共振与海王星。我们提出了不同的初始人口，占的不确定性，在小尺寸的Plutinos的大小分布。根据初始种群，我们的结果表明如下。超过3.5 Gyr的D > 1 km的Plutinos的数量在1271和5552之间。对于冥卫一，D > 1公里的冥王星撞击物的数量在354和1545之间。冥王星在过去3.5 Gyr期间产生的D > 1 km陨石坑的数量在43076和113879之间。冥王星上最大的冥王星撞击物的直径在17 - 23 km之间，形成的撞击坑直径为31 - 39 km。冥卫一上最大的冥王星撞击物直径在10至15公里之间，产生了一个直径为24至33公里的陨石坑。我们测试，如果2冥王星大小的物体被假定在3：2海王星共振，那么冥王星撞击物的总数都到冥王星作为卡戎直径D > 1公里是一个因素的1.6 - 1.8大，如果考虑1冥王星大小的对象。鉴于外海王星区域的动力学结构，有必要详细研究所有潜在撞击源对冥王星-冥卫一系统的贡献，以获得主要贡献者和整个陨石坑的产生。然后，我们将能够将这些研究与观测进行对比，这将有助于我们了解这些世界表面的地质过程和历史。
2010-07-02 astro-ph.EP
Near-optimal capture in the planar circular restricted Pluto-Charon system
本文利用冥王星-冥卫一平面圆形限制性三体问题（PCRTBP），数值研究了在冥卫一周围寻找最佳捕获点的近最优捕获问题。捕获轨道分为机动前和机动后两部分。在机动前部分，利用后向数值积分方法讨论了引力捕获条件。在机动后部分，采用小对准指数（SALI）数值研究了Charon长期捕获轨道的轨道特性。对有界（规则或混沌）、逃逸和碰撞三种运动的初始条件进行了分类和研究。结合机动前后的结果，提出了近最优捕获方法，利用重叠图寻找最优捕获点，并在PCRTBP中构造相应的捕获轨道。比较分析了冥王星-冥卫一系统与地月系统的不同结果。本文的结果，包括最佳捕获点和相应的捕获轨道，可以应用于未来的空间任务设计。
2019-04-08 astro-ph.EP
The initial state of Pluto-Charon with Tidal Evolution
本文通过多初始条件潮汐演化模拟，研究 Pluto-Charon 同步轨道的形成路径，发现轨道倾角影响很快稳定，并分析了轨道扩张伴高偏心率的情形。
2024-03-03 astro-ph.EP
Complete Tidal Evolution of Pluto-Charon
冥王星和它的卫星冥卫一的自转速率与它们的轨道平均运动同步。这是潮汐演化的理论终点，角动量的转移已经停止。在这里，我们遵循冥王星的潮汐演化从一个初始状态具有当前的系统的总角动量，但与冥卫一在偏心轨道与半长轴$a \approx 4R_P$（其中$R_P$是冥王星的半径），符合其影响的起源。使用两种潮汐模型，其中潮汐耗散函数$Q \propto$ 1/频率和$Q=$常数，其中演化的细节强烈依赖于模型。在分析中包含的引力调和系数$C_{22}$的两个机构允许顺利，自洽的演化的双重同步状态，而它的省略挫败成功的演化在某些情况下。也可以包括带状谐波$J_2$，但不会对整体演化产生显著影响。冥卫一与冥王星的耗散比控制着轨道偏心率的行为，在最后接近双同步旋转之前，一个明智的选择会导致一个几乎恒定的偏心率。潮汐模型是完整的，在这个意义上，潮汐演化的每一个细微差别都是在守恒总角动量的情况下实现的--包括当冥卫一的自旋减小时，暂时捕获到自旋轨道共振中，并阻尼了相同的振动。
2014-02-04 astro-ph.EP
The Fate of Debris in the Pluto-Charon System
冥王星-冥卫一系统在新视野号飞过后变得更加清晰。我们使用N体模拟探测这个双矮行星系统的独特的动力学历史。我们遵循的碎片光盘，可能已经形成在卡戎形成巨大的影响演变。首先，我们注意到，如果冥卫一经历偏心潮汐演化，四颗环双星卫星的原位形成是极其困难的。我们跟踪了圆盘碎片与Charon的碰撞，估计数百到数十万个可见的陨石坑可能来自0.3 - 5公里半径的天体。新视野号的数据表明，这些小陨石坑的缺乏可能会限制圆盘的性质。虽然潮汐加热会消除一些陨石坑的历史，但潮汐和放射成因加热也可能使人们有可能区分盘状碎片陨石坑和柯伊伯带天体陨石坑。我们还跟踪了从冥王星-冥卫一系统喷射到太阳系的碎片;虽然这些碎片中的大部分最终从太阳系中消失，但几十个半径为10 - 30公里的天体可以作为冥王星-冥卫一碰撞家族幸存下来。大多数是与海王星3：2共振的冥王星，而少数则居住在共振附近。我们表明，在太阳系的历史早期迁移的巨行星不会破坏这个碰撞家庭。最后，我们建议，这样一个家庭的识别可能需要根据组成，因为它们显示出最小的集群在相关的轨道参数。
2016-12-30 astro-ph.EP
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。
2017-04-20 astro-ph.EP
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。
2016-04-18 astro-ph.EP
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。
2019-11-16 astro-ph.EP
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。
2014-07-03 astro-ph.EP
Orbit determination of the moons of the Pluto-Charon system
目前已知有四颗小卫星（冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇）围绕冥王星和冥卫一的重心运行，由于它们相对较高的质量比，它们本身被认为是一颗矮行星。中心的，非轴对称的潜力诱导月球轨道不便描述开普勒密切元素。在这里，我们报告说，观测到的轨道变化，可能不是轨道偏心率或观测不确定性的结果，但可能是由于中央双星引起的强迫振荡。我们表明，使用数值积分和分析的考虑，他们的轨道要素报告的差异，很可能是由于这种内在的行为，而不是我们的仪器的限制。
2022-02-27 astro-ph.EP
Chaotic Dynamics and Zero-Velocity Structures in the Pluto-Charon CR3BP
Independent Researcher
研究通过CR3BP模型分析冥王星-其卫星系统的混沌动力学与零速度结构，揭示高μ双星系统的不稳定性及混沌传输特性。
2025-12-10 astro-ph.EP
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。
2015-07-03 astro-ph.EP
Orbit classification in the planar circular Pluto-Charon system
我们数值研究的轨道动力学的航天器，或彗星，或小行星在冥王星-冥卫一系统中的散射区域周围的冥卫一使用平面圆形限制性三体问题。测试粒子可以在围绕Charon的有界轨道中运动，或者通过围绕Lagrangian点$L_1$和$L_2$的颈部逃逸，甚至与Charon的表面碰撞。我们探索四个可能的希尔地区的配置取决于雅可比常数的值，这当然是与总轨道能量。通过对轨道的初始条件进行分类，并区分三种类型的运动：（i）有界，（ii）逃逸和（iii）碰撞，我们对相空间混合进行了深入的数值分析。特别是，我们定位不同的盆地，我们将它们与相应的空间分布的逃逸和碰撞时间。我们的研究结果揭示了这个行星系的高度复杂性。此外，数值分析显示了强烈的依赖关系的性质所考虑的盆地与总轨道能量，具有显着存在的分形盆地边界沿所有的制度。我们的结果进行了比较与早期的关于土星-泰坦行星系。
2015-12-29 astro-ph.EP
Formation of Charon's Red Poles From Seasonally Cold-Trapped Volatiles
冥王星的大型卫星卡戎的一个独特之处是它的暗红色北极帽。冥王星表面类似的颜色被归因于碳氢化合物的高能辐射处理产生的有机大分子。这种物质在冥卫一上的极地位置暗示了冥卫一的高温和漫长的季节所导致的极端温度。冥王星大气层的逃逸为复杂化学的生产提供了潜在的原料。来自冥王星的气体在冥卫一的冬季极点被短暂的冷捕获和处理，被提出作为一个解释的基础上的图像，冥卫一的北半球，但没有定量建模。在这里，我们报告的图像，南半球照明的冥王星的光芒，也在接近阶段拍摄的图像显示了北极帽的范围内的极光。我们模拟了冥卫一的表面热环境，从冥王星逃逸的物质的供应和暂时的冷捕获，以及在冷捕获的同时，其光解处理成更复杂和挥发性更低的分子。模型的结果是一致的，提出的机制产生观察到的颜色图案的冥卫一。
2019-03-09 astro-ph.EP
Synchronisation of a tidal binary by inward orbital migration. The case of Pluto and Charon
US Naval Observatory（美国海军天文台）；Charles University（查理大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究通过潮汐迁移和接近两种机制探讨冥王星-Charon系统的同步问题，提出捕获假说更有可能，并分析了Charon初始轨道和自转的演化影响。
2026-04-19 astro-ph.EP
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。
2014-03-19 astro-ph.EP
A Pluto-Charon Concerto: An Impact on Charon as the Origin of the Small Satellites
我们考虑的情况下，冥王星和冥卫一的小卫星在一个磁盘的碎片从冥卫一和海王星外天体（TNO）之间的影响增长。在冥卫一的轨道运动将碎片推进到盘状结构之后，米级或更小的物体的快速轨道阻尼对于防止双星随后的再吸积或动力喷射至关重要。根据对盘演化的分析估计和模拟，我们估计撞击物半径为30-100公里;较小（较大）的半径适用于斜（直接）撞击。虽然大的TNO和Charon之间的碰撞在今天是不太可能的，但它们在太阳系的第一个0.1-1 Gyr内相对常见。与小卫星聚集在产生冥王星-冥卫一双行星的巨大撞击所留下的碎片中的模型相比，后来对冥卫一的撞击形成的卫星避免了在双行星早期轨道膨胀期间扫过卫星的不稳定共振。
2020-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
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。
2016-04-19 astro-ph.EP
A Search for Temporal Changes on Pluto and Charon
对冥王星和冥卫一的时间变化的研究是由以下原因激发的：（1）在冥王星系统中发现了年轻的表面，这意味着正在进行或最近的地质活动，（2）在旅行者2号飞越期间探测到海卫一上的活跃羽流，以及（3）观察地质过程提供了有关过程的丰富和详细的信息。使用新视野号的图像对时间变化进行了彻底的搜索。对覆盖相同区域的图像进行闪烁，并手动检查外观是否存在任何差异。搜索包括全磁盘图像，以便调查两个机构的所有照明区域，以及更高分辨率的图像，以便在更精细的空间尺度上调查相遇半球的部分。观察到不同图像之间的外观变化，但在所有情况下都归因于成像参数（特别是几何结构）或伪影的变化。在冥王星或冥卫一的表面或大气中，没有发现强烈表明时间变化的外观差异。确定了在新视野号遭遇期间作为空间尺度和时间间隔的函数的时间变化的限制。最长的时间间隔限制是一个冥王星/冥卫一旋转周期（~6.4地球日）。对比度反转和高相位明亮的功能，在外观上与太阳相位角的变化被确定。这些特征的外观变化最有可能是由于相位角的变化而不是时间变化。如果在冥王星或冥卫一的相遇半球上存在类似于海卫一上发现的活跃羽流，它们就应该被探测到。活动羽流的缺乏可能是由于时间变化（即，在新视野号遭遇的时期，确实有羽流出现，但没有一个在遭遇半球上活跃。
2017-11-07 astro-ph.EP
Orbital analysis of the Pluto-Charon moon system's mutual interactions and forced frequencies
上下文冥王星-冥卫一系统中的四颗小卫星，冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇，都是环绕双星，因为前者形成了一颗双星矮行星。因此，它们中的每一个的轨道都以许多频率为特征，这些频率是由中心双星和相互引力相互作用产生的。目标。在这项工作中，我们确定了最突出的这些强迫频率使用快速傅立叶变换。方法.实施两种方法，半解析和数值的，并进行比较。结果结果表明，作为第一近似，月球轨道可以很好地模拟为一系列不可避免的振荡的叠加，由冥王星和冥卫一引起的，偏离圆形的，即使偏心率设置为零。此外，相互引力效应在它们的长期演化中是重要的，特别是对于较轻的卫星冥河和冥王星，激活了主导功率谱低频区域的模式。这一点通过对只有一颗卫星和双星矮行星的模拟与整个六体系统的模拟进行比较变得明显。这些模式在较长的积分时间内变得明显，并可能影响系统中较轻卫星的轨道。
2023-02-22 astro-ph.EP
The long-wavelength thermal emission of the Pluto-Charon system from Herschel observations. Evidence for emissivity effects
介绍了赫歇尔空间天文台2012年2月获得的冥王星-冥卫一系统的热观测结果。它们包括使用PACS和SPIRE仪器进行的光度测量（每个仪器对冥王星系统进行9次访问），总共涵盖从70到500 $μ$ m的6个波长。冥王星-冥卫一的热光变曲线在所有的滤光片中都可以观测到，尽管在160，特别是500 $μ$ m处的光变曲线更边缘化。把这些数据放在较老的ISO、斯皮策和地面观测的背景下，表明该系统的亮温（T $_B$）（重新标度到一个共同的日心距离）随着波长的增加而急剧下降，从20 $μ$ m处的$\sim$ 53 K下降到500 $μ$ m处的$\sim$ 35 K，在更长的波长处可能更低。考虑到各种昼夜和/或季节性的热物理模型，我们表明，T $_B$值为35 K低于任何预期的温度为冥王星和冥卫一的昼侧表面或次表面，这意味着低表面发射率。基于多地形模拟，我们推断出光谱发射率从20-25 $μ$ m处的1稳定地降低到500~ $μ$ m处的$\sim$ 0.7。这种行为通常在小行星中观察不到（当适当考虑到地下探测时），但在太阳系的几个冰表面发现了这种行为。我们初步确定，一个强的介电常数和相当大的表面材料的透明度（典型的渗透深度$\sim$ 1厘米）的组合是负责的效果。我们的研究结果对REX/New Horizons在4.2 cm波长处的温度测量结果的解释具有影响。
2016-01-21 astro-ph.EP
Tidal evolution of the Pluto-Charon binary
一次巨大的碰撞被认为是冥王星-冥卫一系统的起源。因此，撞击后的初始轨道和自旋可能与今天观测到的有很大不同。更准确地说，近地点的距离可能更短，随后由于两个天体同时涨潮而扩大到目前的距离。在这里，我们提供了一个通用的三维模型来研究由两个三轴天体组成的双星系统的潮汐演化。我们将此模型应用于冥王星-冥卫一双星，并注意到初始系统上的一些有趣的约束。我们观察到，当偏心率演变到高值时，太阳的存在阻止了Charon逃逸，因为Lidov-Kozai周期。然而，对于冥王星的高初始质量或卡戎旋转的自旋轨道捕获，双星偏心率被非常有效地阻尼。因此，即使冥王星上有很强的潮汐耗散，该系统在整个演化过程中也能保持适度的离心率。
2020-12-04 astro-ph.EP physics.geo-ph
On the Early In Situ Formation of Pluto's Small Satellites
冥王星的小卫星--冥河、尼克斯、开普勒和九头蛇--的形成仍然是个谜。它们的轨道接近圆形，接近平均运动共振，几乎与冥卫一的轨道共面。有一种假设认为，它们都是在它们现在的位置附近由一个碎片盘形成的，这些碎片盘是在冥卫一潮汐演化之前从冥卫一形成的撞击中喷射出来的。这种情况下的有效性进行测试，通过执行$N$ -体模拟与小卫星作为试验粒子和冥王星-冥卫一从初始轨道在几个冥王星半径与初始偏心率$e_{\rm C} = 0$或0.2潮汐演变。经过潮汐演化后，通过对试验粒子到系统质心的距离进行快速傅立叶变换，提取试验粒子的自由偏心率$e_{\rm free}$，并与四颗小卫星的当前偏心率进行比较。唯一幸存的测试粒子与$e_{\rm free}$匹配的偏心率目前的卫星是那些不受平均运动共振在潮汐演化的模型与冥王星的有效潮汐耗散函数$Q = 100$和初始$e_{\rm C}$ = 0.2，迅速衰减。然而，这些测试粒子没有任何偏好与Charon处于或接近4：1、5：1和6：1共振。可能需要另一种情况来解释冥王星小卫星的形成。
2018-03-06 astro-ph.EP
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。
2018-10-02 astro-ph.EP
The Dark Side of Pluto
在离开冥王星期间，新视野号使用其LORRI相机拍摄了冥王星南半球的一部分，该部分处于长达数十年的季节性冬季黑暗中，但仍然被Charon反射的阳光照亮。恢复这种微弱的信号在技术上具有挑战性。在冥王星的大气层中，环绕着夜侧半球的薄雾向前散射的明亮的太阳光环严重过度曝光，破坏了LORRI图像所需的标准涂抹电荷去除。然而，对原始图像曝光过度部分的重建允许完成足够的校正。冥王星在离开阶段的小太阳伸长也在图像中产生了复杂的散射阳光背景，比估计的Charon光通量强三个数量级（Charon光通量类似于第一季度前几天地球上的月光通量）。一个模型的背景图像构建为每个冥王星图像的基础上的主成分分析（PCA）适用于在相同的太阳航天器的几何形状拍摄的冥王星图像的散射太阳光图像的合奏。恢复的冥卫一光图像显示了南半球的一个高辐射区域。我们认为这可能是一个区域性的N_2或CH_4冰沉积。冥卫一光图像还显示，冥王星南极区的日冕度明显低于北极区，这可能反映了最近南半球夏季N_2冰的升华或烟霞颗粒的沉积。
2021-10-22 astro-ph.EP
Past and present dynamics of the circumbinary moons in the Pluto-Charon system
冥王星-冥卫一（PC）双星通常被认为是处于双同步状态的双星，这是其潮汐演化的终点。小的环双星，冥河，尼克斯，海王星和九头蛇，分别位于与冥卫一的平均运动共振（MMR）3/1，4/1，5/1和6/1附近，揭示了系统复杂的动力学结构。已经提出了PC系统的几种形成机制。我们的目标是分析卫星系统过去和目前的轨道动态。我们研究了过去和当前的PC系统的动力学通过一个大的数值积分的精确运动方程，占的PC二进制与小卫星和潮汐演化的引力相互作用，建模的恒定时间滞后的方法。我们在伪雅可比坐标系中构造了稳定性映射。此外，考虑到冥王星扁率的纬向谐波$J_2$和卡戎的吸积质量，我们研究了整个系统的潮汐演化。结果表明，在所选的参考系中，所有卫星的当前轨道都是近圆、近平且与Charon近共振的，这可以看作是该系统过去所经历的收敛耗散迁移的一个指标.我们验证，假设冥卫一在潮汐膨胀过程中完成其形成，卫星可以安全地穿过主MMR，而不会被强烈激发，从而弹出的运动。在这里提出的更现实的情况下，小卫星在PC双星的潮汐膨胀中幸存下来，而不必调用共振传输的假设。我们的研究结果指出，不能排除在PC系统中发现其他小卫星的可能性。
2021-12-22 astro-ph.EP
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…
2017-09-23 astro-ph.EP
Constraining Thermal Emission of Pluto's Haze From Infrared Rotational Lightcurves
本文利用贝叶斯反演结合斯皮策、赫歇尔光变曲线与新视野号反照率图，约束冥王星霾的热发射，发现霾贡献与观测一致但当前24微米数据因与卡戎简并无法区分，并建议用JWST在18微米波段直接探测。
2023-09-19 astro-ph.EP
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。
2015-06-29 astro-ph.EP
Internal structure of Pluto and Charon with an iron core
新视野号太空探测器已经观察到冥王星在覆盖大部分表面的旧冰上有一些相对新鲜的冰。冥王星被认为只由冰下的岩石核心组成。在这里，我表明冥王星可以有一个铁的核心，也可以它的同伴卡戎，这是最近模拟有一个。铁核的存在意味着巨型撞击起源的计算应该重新进行，以包括铁和更高的温度。一个铁的核心导致了不同地质的可能性。一个最初熔化的核心后来变成固体，收缩和释放潜热。空出的空间允许上层岩石层在核心表面的某些位置向下流动，岩石上方的一些冰下降，填充岩石向下运动留下的空间。这些现象可能导致最近冥王星的冰冷表面变形的力量，并以较小的方式，卡戎。
2015-10-22 astro-ph.EP physics.geo-ph
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。
2025-02-24 astro-ph.EP
Impacts of thrusting, extensional faulting, and glaciation on cratering records of Pluto's largest moon Charon: Implications for the evolution of Kuiper belt objects
利用新视野号航天器获得的最高分辨率图像进行的系统地貌测绘和详细地貌分析显示，冥王星最大的卫星卡戎上存在一系列可区分的地形，这些地形在早期研究中没有详细研究。我们的工作最重要的发现包括（1）截断和遗漏大陨石坑（直径> 30-40 km）及其环形山边缘脊，沿奥兹地几个向北、向东凸起的弧形山脉的东部边缘，（2）类似地球上冰碛地貌的叶状脊、叶状丘列和叶状裙，（3）包含悬谷的树枝状通道系统，（4）由平行的脊、节列和沟槽限定的局部条纹状表面，长度> 40-50 km。上述观测结果和卡戎所遇到的半球的地形二分法可以用一个碎片演化模型来解释，该模型涉及：（i）一次巨大的撞击，造成了火神平原盆地和沿其北部边缘的伸展断层带，（ii）一个瞬态大气层，能够驱动N2-冰冰川对水冰基岩的侵蚀，并将水冰碎片输送到沉积盆地，（iii）区域冰川侵蚀和早期侵位的撞击喷出物沉积物从奥兹地高地迁移到火神平原的低地盆地，（iv）同冰川作用北向逆冲，解释为由Charon的扩张引起，和（v）在全球冰川消退期间，在Vulcan Planitia下面的次表层N2冰上形成水冰碎屑覆盖层。火神平原的填充可能伴随着冰火山作用。撞击坑的广泛修改意味着，从Charon陨石坑的大小频率分布应该只作为一个下限时，用来测试柯伊伯带天体的形成机制。
2022-09-28 astro-ph.EP
Searching for Charon's Atmosphere: Predictions for the New Horizons Approach
到目前为止，对冥王星的伴星冥卫一的观测还没有发现令人信服的证据表明冥王星存在持久的大气层。然而，随着新视野号即将在冥王星-冥卫一系统相遇，探测可能的冥卫一大气层的灵敏度将增加几个数量级。特别是，新视野号计划在2015年7月14日对冥卫一进行掩星观测时使用其爱丽丝紫外光谱仪。但在最接近的遭遇前几天，爱丽丝仪器也将获得从卡戎表面反射的太阳光光谱。我们研究了由N $_2$、CH $_4$和CO组成的冥卫一周围几种可能的大气层的吸收效应，表面压力为0.1、1和10纳巴（nbar）。我们发现，这种反射率技术是敏感的表面压力冥卫一下降到0.1毫巴的水平，并应提供重要的证据，可能的气氛冥卫一最接近的遭遇之前。这也可能是探测冥卫一太阳下区域的局部大气圆顶的唯一方法。
2016-05-30 astro-ph.EP
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。
2024-10-23 astro-ph.EP
Tidal Dissipation in Dual-Body, Highly Eccentric, and Non-synchronously Rotating Systems: Applications to Pluto-Charon and the Exoplanet TRAPPIST-1e
使用安德拉德导出的Sundberg-Cooper流变学，我们应用了几个改进的长期潮汐演化的TRAPPIST-1 e和冥王星-冥卫一的早期历史的简化假设下均匀的机构。通过包括高阶偏心率项（直到并包括$e^{20}$），我们发现从$e=0.1$开始的传统使用的$e^{2}$截断的分歧。$e>0.6$开始出现数量级差异。重要的是，高阶偏心率项激活了额外的自旋轨道共振。经历非同步旋转的世界可能会陷入和脱离这些共振，从而改变它们的长期演化。非零结晶度通常不会产生明显更高的热量;但是，它可以大大改变轨道和旋转演化。就像偏心率一样，潮汐能激活新的潮汐模式和共振。跟踪冥王星和冥卫一内的双体耗散导致更快的演化和截然不同的轨道结果。根据我们的研究结果，我们建议未来的潮汐研究的世界与$e\geq0.3$，以考虑额外的偏心率条款以外的$e^{2}$。如果考虑非同步旋转或非零重复性，则该阈值应降低至$e>0.1$。由于偏心率函数的收敛性差，对可能经历非常高偏心率（$e\geq0.6$）的世界的研究应包括具有高偏心率幂的项。我们提供了这些方程到$e^{10}$为任意结晶度和非同步旋转。最后，短周期固体系外行星与$e\gtrsim0.1$潮汐锁定在1：1自旋轨道共振的假设应该重新考虑。即使在这些相对温和的偏心率下也可能存在高阶自旋轨道共振，而以前的研究发现这种共振可以显着改变恒星驱动的气候。
2021-01-22 astro-ph.EP
The Tidal-Thermal Evolution of the Pluto-Charon System
在巨行星和外海王星天体的卫星上存在地下海洋的预测已经有一段时间了。冰世界上的海洋对冰-海洋系统的动力学有相当大的影响，而且由于其天体生物学潜力，是未来飞行任务的一个重要目标。冥王星-冥卫一系统代表了一颗冰冷的卫星，它围绕着一颗由巨大撞击的残余物形成的矮行星运行。冰卫星的演化主要受外部冰壳的热传递模式和效率控制，而外部冰壳的热传递受杂质的存在、冰壳中的潮汐耗散以及核心中的放射性元素收支的影响。以前对冥王星-冥卫一系统演化的研究要么只考虑了热演化，要么只考虑了潮汐演化，在两者都考虑的情况下，液态海洋中杂质的存在的重要影响没有得到解决。我们认为联合潮汐热演化系统相结合的一个全面的潮汐模型，采用了粘弹性潮汐响应与参数化对流模型开发的冰冷的世界。这种方法使广泛的分析所需的条件的形成和维持地下液体海洋到目前为止。我们的研究结果表明，由于快速循环和同步的轨道，潮汐加热是重要的，只有在早期阶段的演变（<1百万年）。我们测试我们的结果的灵敏度，初始轨道和热参数。在所有的情况下，冥王星上的海洋一直被预测到现在都是液态的，厚度从40公里到150公里不等，而卡戎上的海洋已经凝固。新视野号对冥王星上伸展断层和冥卫一上伸展和压缩断层的观测支持了这一点。
2021-09-27 astro-ph.EP physics.geo-ph
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。
2015-08-20 astro-ph.EP nlin.CD physics.space-ph
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。
2012-05-23 astro-ph.EP
Formation, Composition, and History of the Pluto System: A Post-New-Horizons Synthesis
冥王星-冥卫一系统对行星的形成、组成、化学和演化提供了广泛的限制。冥王星是第一个被发现的天体在现在被称为柯伊伯带，它的轨道最终成为一个主要线索，巨行星经历了大量的轨道迁移早期在太阳系的历史。这种迁移与巨行星轨道的早期不稳定性以及柯伊伯带本身的形成有关，柯伊伯带本身来自包括冥王星在内的海王星外小行星盘。冥王星-冥卫一是现在被认为是小行星或矮行星的象征。冥王星远不是一个冰冷、死寂、破碎的冰遗迹，它显示出复杂的地质历史证据，其持续的过程包括构造作用、冰火山作用、固态对流、冰川流动、大气环流、表面-大气挥发物交换、风成过程、大气光化学、微观物理和烟雾形成。尽管冥王星的规模相对较小，但原始的吸积热，长期的内部辐射热释放和外部太阳强迫的组合，当与足够挥发性（因此是移动的）物质相结合时，产生了一个活跃的世界。冥王星可能在吸积过程中继承了大量的有机物质，这可能是其表面和大气挥发物的部分原因。冥王星的主要卫星卡戎显示了广泛的早期构造运动和冰火山活动的证据。因此，矮行星在卫星系统、地质和大气复杂性（如果不是正在进行的活动）方面是真正的行星。它们可能缺少的质量是由数量弥补的，太阳系的大多数矮行星仍然没有被发现。
2020-11-27 astro-ph.EP
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。
2020-05-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Proposed Nomenclature for Surface Features on Pluto and Its Satellites and Names for Newly Discovered Satellites
在预期2015年7月的冥王星系统的飞越美国宇航局的新视野任务，我们提出了命名惯例和冥王星及其卫星（冥卫一，尼克斯，九头蛇，冥王星，冥河）和新发现的卫星名称的表面特征的示例名称。
2015-03-27 astro-ph.EP
A Pluto--Charon Sonata IV. Improved Constraints on the Dynamical Behavior and Masses of the Small Satellites
我们讨论了一组新的$\sim$ 500数值n体计算，旨在约束冥河，尼克斯，水，水螅的质量和体积密度。比较不同的技术来推导四颗卫星的半长轴和偏心率，有利于依赖于Lee & Peale（2006）理论的方法，其中卫星轨道是在限制性三体问题（冥王星，Charon和一颗无质量卫星）的背景下推导的。在每次模拟中，我们采用Kenyon & Bromley（2019 a）中推导出的标称卫星质量，将至少一颗卫星的质量乘以数值因子$f \ge 1$，并确定系统是否在时间尺度$\le$ 4.5 Gyr上至少发射一颗卫星。当系统总质量较大（$f \gg 1$）时，更常见的是发生电子的喷射。卫星质量较低的系统（$ f \approx$ 1）通常会喷出冥河。在这些计算中，冥河经常在弹射之前很久就通过移动到更高的轨道倾角来发出弹射的“信号”;但冥河很少以有用的方式发出信号。n体的结果表明，冥河和冥河更可能有体积密度与水冰，$ρ_{SK} \lesssim$ 2克厘米$^{-3}$，比岩石。对系统总质量$M_{SNKH} \lesssim 9.5 \times 10^{19}$ g的严格上限也对四颗卫星的平均体积密度$ρ_{SNKH} \lesssim$ 1.4 g cm $^{-3}$施加了严格的限制。这些限制支持了卫星从冥王星或冥卫一的主要撞击中喷出的冰冷物质中生长出来的模型。
2022-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Haze in Pluto's Atmosphere
冥王星大气层中的薄雾是由新视野号上的远程侦察成像仪（LORRI）和多光谱可见光成像相机（MVIC）在图像中检测到的。LORRI观测到冥王星表面以上至少200公里高度的霾，太阳相位角从~20°到~169°。烟霾的结构大约有20层，北半球的烟霾消光比赤道或南半球的烟霾消光大。然而，更多的烟霾层被识别在赤道纬度。对时间变化的研究没有发现2至5小时时间尺度上烟霾层运动（层高度的时间变化）的证据，但确实发现了100公里高度以上烟霾尺度高度变化的证据。新视野号上的ALICE紫外线摄谱仪也探测到了大气层薄雾造成的紫外线消光。霾粒子在可见光区具有强烈的前向散射，提出了一个霾的微物理模型，该模型用0.5 μm的球形粒子再现了霾表面上方的可见光相函数，但也调用了分形聚集粒子来拟合45 km高度处的可见光相函数，并考虑了紫外消光。本文提出了一个由地形激发的重力波产生霾层的模式。该模型考虑了观测到的层厚度和随高度的分布。烟雾颗粒从大气层中沉降到冥王星的表面，其速率足以在季节性时间尺度上改变表面的光学特性。冥王星的区域尺度的对比度可能会保留在大气崩溃的阴霾沉积面前。
2017-02-28 astro-ph.EP
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。
2013-11-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Charon: A brief history of tides
2015年，新视野号飞船飞越冥王星及其卫星卡戎，首次清晰地看到了卡戎的表面。新视野号的图像显示了一个古老的表面，一个巨大而复杂的峡谷系统，以及许多裂缝，以及其他地质特征。在这里，我们评估潮汐应力是否在冥卫一张性断裂的形成中发挥了重要作用。虽然目前在一个圆形轨道上，但卡戎轨道演化的大多数情况包括一段时间的偏心轨道和可能的内部海洋。过去的研究表明，这些条件可能产生的应力大小与其他潮汐断裂的卫星相当，如欧罗巴和土卫二。然而，我们没有发现观测到的裂缝方向和那些预测形成由于偏心驱动的潮汐应力之间的相关性。因此，似乎更有可能的是，卡戎的轨道在其海洋冻结之前就已经形成了圆形，而且要么是潮汐应力本身不足以使表面破裂，要么是随后的表面重塑消除了这些古老的裂缝。
2020-05-28 astro-ph.EP
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。
2017-12-15 astro-ph.EP
The Small Satellites of Pluto as Observed by New Horizons
新视野号任务提供了冥王星卫星冥河、尼克斯、冥王星和九头蛇的分辨率测量结果。这四颗行星都很小，Nix和Hydra的等效球径为$\approx$ 40公里，Styx和Hydra的等效球径为10公里。它们也是高度细长的，最大与最小轴比为$\approx$ 2。所有四颗卫星都有很高的冰饱和度（$\approx$ 50- 90%），暗示着水冰表面的组成。Nix和Hydra上的陨石坑密度暗示表面年龄为$\gtrsim$ 4 Ga。小卫星的旋转速度比同步快得多，旋转极聚集在冥王星和冥卫一的共同极方向上。这些结果强化了一个假设，即小卫星是在产生冥王星-冥卫一双星的碰撞之后形成的。
2016-04-18 astro-ph.EP
New Horizons Constraints on Charon's Present Day Atmosphere
我们报告了新视野号使用的各种标准技术，包括太阳紫外线掩星，紫外线气辉观测和高相位回顾颗粒搜索成像，以在2015年7月飞越冥王星的大卫星卡戎期间搜索其周围的大气。分析这些数据集，对于14种潜在的原子和分子物种，没有发现当今大气的证据，所有这些物种现在都被限制在0.3纳巴以下的压力，正如我们下面所描述的，这些比以前可用的15-110纳巴限制（例如，Sicardy et al. 2006）;例如，我们发现冥卫一上的N $_2$大气的3 $σ$上限为4.2皮巴，冥卫一上任何大气霾的亮度上限为I/F= 2.6 × 10 $^{-5}$。新视野号还进行了一次对卡戎周围大气的无线电掩星搜索，但将由其他作者单独发表。
2016-08-24 astro-ph.EP
