冥王星衛星

Pluto's satellite system

目前已知5顆。第一顆為美國克里斯蒂於1978年發現，當時臨時編號1978P1，現命名為卡戎，中譯名 冥衛一。它的發現使人們第一次得到冥王星質量的準確值，確立了冥王星的大行星地位，導致了新的行星分類方法，因而有很大的意義。經過多次測算，冥衛一的半徑值為580±50千米，超過冥王星的一半，是太陽系中與行星比例最大的衛星。由此可估算出其質量為1.3×10千克。冥衛一恰位於冥王星的同步衛星軌道上，兩者中心距19000千米，所以它是太陽系中唯一的天然同步衛星，不僅它始終以同一面朝向冥王星，冥王星也始終以同一面朝著冥衛一。冥衛一的自轉周期、繞冥王星的公轉周期及冥王星的自轉周期均為6.3867天。

而第五顆衛星於2012年7月7日由哈勃望遠鏡發現，代號為S/2012 （134340） 1（或P5）。

徠冥衛一又稱卡戎，是在1978年發現的。卡戎是羅馬神話中冥王普路托的役卒，向亡魂索取金錢為他們划船渡過冥河。2005年，又發現兩顆冥王星的衛星：冥衛二（尼克斯）和冥衛三（許德拉）。依現行的定義，冥衛一可能是冥王星最大的衛星，也可能與冥王星組成雙矮行星。

新地平線（New Horizons）任務已在2015年拜訪冥王星和卡戎。

卡戎的名稱很容易和太陽系的另一個小天體（2060）喀戎（Chiron）混淆。

冥衛一的發現

卡戎是在1978年6月22日被天文學家詹姆斯·克里斯蒂（Jim Christy）以高放大率檢驗一個月前的一組冥王星的攝影底片的影像時發現的。克里斯蒂注意到有一個微小的凸起會周期性的出現。稍後，回溯到1965年4月29日底片也確認了這個凸起。

冥衛一的命名 卡戎原來的臨時名稱是S/1978 P 1，是根據當時大會制定的新的命名規則給予的。稍後，克里斯蒂稱之為“卡戎（Charon）”，但直到1985年國際天文聯合會才認同這個名字是官方的名稱。在希臘神話中卡戎是死者的擺渡人，與冥王哈得斯（在羅馬神話是普魯托）在神話圖中是緊密聯繫在一起的神祇。

雖然在傳統的英語發音中神話圖中的是堅硬的k聲音，但是克里斯蒂在這顆衛星的發音上將ch的發聲改為，之後他的妻子Charlene的綽號就是“Char”（碳灰），而sh的發音也在天文界流行了，大家也都隨俗的使用這樣的發音。在除了英語以外的歐洲語系，依然是使用神話中的發音，念ch的聲音。

冥衛一的物理性質　卡戎的直徑約為1,212千米（750英里），正好約為冥王星的一半，表面積約為|4,580,000平方千米，表面布滿了冰凍的氮和甲烷。與冥王星不同的是，卡戎的表面看起來可能是被凍結的不易揮發的水。卡戎表面溫度約為-230℃，密度為1.63克/立方厘米，顯示組成成分中，岩石佔了一半多，冰則比一半少一點。其表面大氣僅約為0.1毫巴左右，是地球表面大氣濃度的萬分之一，稀薄到幾近於無，現時科學家正努力研究冥衛一的表面，以確定該衛星有沒有大氣層。

冥衛一的軌道特性　冥王星和卡戎的表面，從光度的變化被確認是在相互掩蔽的時期。冥王星和卡戎在潮汐鎖定的狀態下，以6.387天的周期互繞，所以永遠以相同的位置遙遙相對。兩者的平均距離是19,570 千米（12,163英里）。卡戎的發現使天文學家可以精確的測量冥王星系統的總質量，而互掩可以計算各自的大小（直徑），但是個別的質量依然只能用估計的，直到2005年發現冥王星外圍的衛星，才依據外面衛星的軌道細節揭露出卡戎的質量大約是冥王星的11.65%，同時也顯示密度為1.65±0.06公克/立方厘米，並建議有55±5%是"岩石"，45%是冰。冥王星的密度較高，約有70%的"岩石"。冥衛一的形成　羅賓·坎二做了一次模擬的結果在2005年出版，建議卡戎是在約45億年前的大碰撞中形成的，非常像地球和月球的狀況。在這個模型中，一個巨大的古柏帶天體以高速撞擊冥王星，摧毀了自己，也轟掉了冥王星大部分的地幔，卡戎則從這些碎片中聚合而成。但是，這樣的撞擊應該會使冥王星有比我們發現的更多岩石成分，而卡戎會有更多冰的成分。因此現在認為冥王星和卡戎在軌道上碰撞之前就是兩個不同的天體，而這次碰撞雖然猛烈，但僅能將冰像甲烷一樣的蒸發掉，卻不足以造成瓦解的情形。

衛星還是矮行星　冥王星-卡戎的質心落在這兩個天體之外，因此其中一個並不是真正繞著另一個在公轉，而且兩這的質量是可以相互比較的，因此卡戎不適合被當作冥王星的衛星。取而代之的是，他們應該是雙矮行星，應隨著冥王星一起重分類。

在國際天文學聯合會的年會中有一項草案是2006年行星重定義，建議行星必須繞著太陽運轉，並且有足夠大的重力使本身成為球體。在這樣的草案下，卡戎有資格成為行星，因為草案明確定義衛星的條件是系統的重心必須在主要的天體內部。但最後的重分類將冥王星歸類為矮行星，但卻沒有正式的定義行星的衛星，使卡戎的身分變得很不明確。（迄今，卡戎仍未被國際天文學聯合會列入矮行星的認可名單中）

國際天文學聯合會的行星標準規定：在一個繞恆星公轉的多天體系統中，如果主天體是行星，次天體也是球狀，又滿足一定的條件也可稱為行星，也就是主天體和次天體之間的引力中心不在主天體的內部。這樣卡戎星就符合這個條件。

冥衛二（尼克斯）和冥衛三也環繞著相同的重心，但是它們不夠大而不是球體，所以很簡單的可以認定是冥王星的衛星。（或者，以另類的看法，是冥王星-卡戎系統的衛星）

2005年5月首次被冥王星伴侶搜索隊通過哈勃太空望遠鏡觀測到。其照片於2005年5月15日和2005年5月18日被哈勃望遠鏡拍攝到；2005年5月15日Max J. Mutchler經確認和預估后，於2005年10月31日公布衛星發現的消息，初被編號為S/2005 P2，於2006年6月下旬的國際天文學聯合會會議上正式被命名為Nix（尼克斯），名字以2006年1月啟程飛往冥王星的新地平線號（New Horizons）探測器名字的首個字母為概念。

觀測顯示其與冥衛一（卡戎）類似，軌道半徑50,000公里，以25天周期繞冥王星運轉；估計其直徑在32-145公里之間（依反照率判定將可研判出更精確的數據）。冥衛二比冥衛三暗25%，所以可能也比較小。

2005年5月首次被冥王星伴侶搜索團隊通過哈勃太空望遠鏡觀測到。並於同年5月15日和5月18日拍到照片；2005年5月15日觀測者Max J. Mutchler經確認和預估后，於2005年10月31日公布發現衛星的消息，當時暫編號為S/2005 P1，2006年6月下旬經國際天文學聯合會會議后正式命名為Hydra（許德拉），名字概念取自2006年1月飛往冥王星的新地平線號（New Horizons）探測器名字的第二首個字母H。

觀測顯示其與冥衛一（卡戎）類似，軌道半徑約65,000公里，以38天周期繞冥王星運轉。估計其直徑在52-160公裡間。許德拉（冥衛三）比冥衛二亮25%，故可能也較大。

天文學家藉助哈勃空間望遠鏡發現了冥王星的第四顆衛星。這顆小衛星暫時被編號為P4，2013年7月2日被美國科研組織“搜尋外星文明研究所”正式命名為“科波若斯”，也稱冥衛四。事實上這是一次無心之作，當時哈勃進行觀測的本意是為了查看冥王星是否擁有光環。科波若斯是神話中長著3個頭的地獄看門狗。

此次發現的新衛星是圍繞冥王星運行的最小的一顆衛星。其直徑估計在13~34公里之間。相比之下，冥王星最大的衛星卡戎（Charon）的直徑達到1043公里。另兩顆小衛星尼克斯（Nix）和許德拉（Hydra）的直徑也在32~113公里之間。

來自加州芒特韋尤“搜尋地外智慧生命”機構（SETI）的馬克·肖華特（Mark Showalter）說：“這非常不可思議，哈勃空間望遠鏡的強大解析度讓我們得以在遠在50億公里之外如此清晰地分辨出這一衛星的存在。”

本次進行的觀測是美國宇航局為支持其“新地平線”項目（New Horizons）而進行的觀測計劃的內容之一，這顆探測器將於2015年飛掠冥王星系統。這次對冥王星及其衛星系統進行的近距離考察將有助於為我們提供有關這一太陽系邊緣地帶的更多信息。而對於更好的規劃新地平線探測器在冥王星軌道附近的工作計劃，哈勃對冥王星表面進行的製圖成像以及新衛星的發現都將具有不可估量的意義。

新地平線項目首席科學家，來自美國宇航局西南研究所的阿蘭·斯特恩（Alan Stern）說：“這是一項不可思議的發現，現在既然我們知道了冥王星還有這樣一顆新衛星，我們就可以在近距離考察時安排對它的詳細觀測。”

這顆新衛星的軌道位於尼克斯和許德拉之間，這兩顆衛星也是由哈勃空間望遠鏡在2005年發現的。而卡戎則是在1978年由美國海軍天文台發現的，但當時的觀測能力只能有限，且由於冥王星和卡戎兩星之間距離太近，無法將兩者分開，只能看到冥王星表面似乎存在一個“突起”。直到哈勃空間望遠鏡升空之後的20世紀90年代，才終於藉助其強大的分辨力清晰地分開了兩顆天體。

天文學家們認為冥王星的衛星系統是其在太陽系早期與一顆行星質量的天體相撞后產生的。撞擊后飛濺出的大量物質進入冥王星軌道並逐漸凝結形成衛星。

相似的，根據對月球土壤和岩石的取樣返回分析數據，地質學家們得到一個理論，認為月球最有可能是在大約44億年前，地球和一顆火星大小的天體相撞后飛濺的物質冷凝形成的。科學家們也懷疑這樣的撞擊會否在冥王星周圍形成一個光環，但是哈勃的觀測目前還沒有能發現這種光環存在的線索。

喬·莫斯（Jon Morse）是美國宇航局華盛頓總部的天體物理學部門主管，他說：“這次的驚人發現是哈勃空間望遠鏡作為一個通用觀測平台強大威力的最好證明，它足以做出驚人的，意想不到的發現。”

冥衛四最早是在哈勃空間望遠鏡於6月28日採用廣角相機-3拍攝的圖像中被發現的。隨後在哈勃於7月3日和7月18日拍攝的圖像中得到確認。之所以之前進行的拍攝中沒能找到這顆新衛星是由於哈勃當時採用的曝光時間過短。事實上現在回過頭去看，在一張2006年哈勃拍攝的圖像上就已經拍攝到了這顆小衛星，但是當時被分析人員忽略了，因為那張照片上這顆衛星非常暗弱，幾乎無法和噪點區別開來。

哈勃空間望遠鏡是美國宇航局和歐洲空間局之間的大型國際合作項目，由設在馬里蘭州格林班特的美國宇航局戈達德空間飛行中心負責日常運行管理，而設在巴爾的摩的空間望遠鏡研究所則負責望遠鏡的科學項目運行。該研究所由美國大學天文研究者協會（AURA）協助運行。

天文學家於2012年7月7日，通過哈勃望遠鏡廣角行星相機3號，發現了冥王星的第五顆衛星S/2012 （134340） 1，又稱為P5,2013年美國科學研究組織“搜尋外星文明研究所”命名為"斯提克斯".並通過採集其天文文台拍攝的照片信息，推算出了該衛星的軌道信息。斯提克斯的神話中流入地獄的冥河。

P5在冥王星的衛星體系中距離冥王星的距離僅次於冥衛一，平均直徑約為10～25km，公轉軌道直徑約為95000km，公轉周期約為20.2天。

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