在过去的十年中,对高度倾斜(轨道倾角i > 60°)的海王星外天体(TNO)的观测对当前的太阳系形成模型提出了重要挑战(Levison等人,2008年; Nesvornstrom,2015年)。这些引人注目的小行星需要存在一个遥远的强面外TNO储存库,这本身需要一些动力学产生机制(Gladman et al. 2009; Gomes et al. 2015; Batygin and Brown 2016)。最近对太阳系中高i小天体的普查中,一个值得注意的新发现是逆行小行星514107 Ka'epaoka'awela,它目前与木星在i = 163°处的平均运动共振为1:-1(Wiegert et al. 2017)。在这项工作中,我们描绘了逆行的木星特洛伊人和高i半人马之间的直接联系。首先,我们对Ka'epaoka'awela大样本克隆进行了100 Ma的数值反传,结果表明长期稳定的克隆倾向于稳定地减小它们的倾角,直到它集中在90°和135°之间,而它们的偏心率和半长轴增加,使它们中的许多坚定地进入外海王星域。重要的是,这些克隆体与行星9研究中产生的合成高i半人马座有显著的重叠(Batygin et al. 2019),并暗示存在相对突出的,稳态的小型天体种群占据极地跨土星轨道。其次,通过直接数值正演模拟,我们描绘了动力学路径,通过该路径,柯伊伯带的分散盘人口的传统成员可以成为逆行木星特洛伊共振器在行星9的存在。
英文摘要:
Over the course of the last decade, observations of highly-inclined (orbital inclination i > 60°) Trans-Neptunian Objects (TNOs) have posed an important challenge to current models of solar system formation (Levison et al. 2008; Nesvorný 2015). These remarkable minor planets necessitate the presence of a distant reservoir of strongly-out-of-plane TNOs, which itself requires some dynamical production mechanism (Gladman et al. 2009; Gomes et al. 2015; Batygin and Brown 2016). A notable recent addition to the census of high-i minor bodies in the solar system is the retrograde asteroid 514107 Ka'epaoka'awela, which currently occupies a 1:-1 mean motion resonance with Jupiter at i = 163° (Wiegert et al. 2017). In this work, we delineate a direct connection between retrograde Jupiter Trojans and high-i Centaurs. First, we back-propagate a large sample of clones of Ka'epaoka'awela for 100 Ma numerically, and demonstrate that long-term stable clones tend to decrease their inclination steadily until it concentrates between 90° and 135°, while their eccentricity and semi-major axis increase, placing many of them firmly into the trans-Neptunian domain. Importantly, the clones show significant overlap with the synthetic high-i Centaurs generated in Planet 9 studies (Batygin et al. 2019), and hint at the existence of a relatively prominent, steady-state population of minor bodies occupying polar trans-Saturnian orbits. Second, through direct numerical forward-modeling, we delineate the dynamical pathway through which conventional members of the Kuiper Belt's scattered disk population can become retrograde Jovian Trojan resonators in presence of Planet 9.
JWST Reveals Varied Origins Between Jupiter's Irregular Satellites
University of Maryland(马里兰大学);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);Northern Arizona University(北亚利桑那大学)
Small solar system objects on highly inclined orbits: Surface colours and lifetimes
在已发现的太阳系小天体中,只有不到百分之一的天体具有高度倾斜的轨道($i>60^{\circ}$),并在近极或逆行轨道上围绕太阳旋转。这些物体的起源和演化历史尚不清楚。在这项工作中,我们研究了选定的高倾角物体的表面特性和轨道动力学。BVRI测光观测于2019-2020年使用Terskol天文台的2.0米望远镜和克里米亚天体物理天文台的2.6米望远镜进行。此外,我们还在斯隆数字巡天和泛星中搜索了高倾角天体。使用数值模拟研究了所选物体的动力学。我们获得了六个高倾角天体的新光度观测结果。所有的天体都有相似的$B-V$、$V-R$、$R-I$颜色,接近于中等红色的TNO和灰色的半人马座。从全天巡天中提取的光度数据也与高倾角物体的中等红色表面相对应。在高倾角小行星表面没有发现红外线物质的迹象,这支持了以前的工作结果。彗星C/2018 DO 4(莱蒙)揭示了一些复杂的形态,其结构可能与从彗星核喷射出的粒子有关。对于2013 LU 28,2015 KZ 120和2020 EP,我们估计了它们轨道上的未来和过去的寿命。看来,所考虑的物体的轨道是非常混乱的,并与现有的轨道要素的准确性没有可靠的预测可以作出关于他们遥远的过去或未来。结果表明,大倾角物体的寿命对轨道要素的精确度和Yarkovsky轨道漂移的影响很小。