2017年下半年，妊神星的兩大觀測團隊之一，西班牙天文學家奧爾蒂斯團隊 通過掩星觀測發現妊神星有一個半徑約2287千米，寬約70千米的環——這是柯伊伯帶，甚至所有海外星外天體（TNOs）中第一個發現有環系的天體。除此之外這次掩星觀測還重新給出了妊神星的大小。這一成果發表於2017年10月12日的《自然》雜誌。
僅僅是唯一一顆有環系的矮行星，已經挺特別了，而這居然發生在從發現到形狀到軌道處處都不尋常的妊神星身上，就更加“槽點滿滿”了……下面哀醬就帶大家一起來八一八~
充滿爭議的發現
說到柯伊伯帶天體，當然不能不提大名鼎鼎的美國天文學家麥克·布朗團隊。
這哥們從2001年起就開始帶隊孜孜不倦地尋找新的柯伊伯帶大天體，至今已經發現了37顆，其中最有名的有 2003年發現的塞德娜和2005年發現的鬩神星，後者以其1.27倍的冥王星質量，成為國際天文聯會IAU最終決定重新定義“行星”並將冥王星降級的“臨門一腳”，麥克·布朗童鞋也從此獲得“冥王星殺手”稱號（誤）。
2010年，麥克·布朗童鞋還根據這段經歷出版了一本暢銷書 《我是如何殺死冥王星的》。哦對了，2016年大受關注的第九大行星事件也是這哥們的團隊發現的。
可以說，“發現柯伊伯帶天體”這座山頭，一直就是麥克·布朗團隊的天下，但妊神星是個例外。
2004-2005年間，美國天文學家麥克·布朗團隊和西班牙天文學家奧爾蒂斯團隊都聲稱最早發現了妊神星。可能的事件經過是這樣的：
麥克·布朗團隊在2004年12月觀測到了這顆天體，然後在2005年7月20日通過發佈在線摘要的形式宣佈了這個發現，而奧爾蒂斯團隊隨即表明他們2003年3月就發現了這顆天體，並在2005年7月27日向國際天文聯會IAU的小行星中心上報了這一發現……
麥克·布朗團隊起初認可了奧爾蒂斯團隊的發現，但後來又質疑對方是否在自己發現了之後才去在觀測日誌上造了假，奧爾蒂斯團隊自然是隨後就提交了觀測日誌，IAU判定日誌是沒有問題的…一番爭議之後奧爾蒂斯團隊承認確實在發佈之前就接觸了布朗團隊的觀測日誌，但否認了任何學術不端行為，表明他們只是用來確認了一下自己是否真的發現了新天體…
對這一爭議的最終結果…很有一點尷尬…因為新天體的發現是以正式向IAU提交報告為準，所以最終，
國際天文聯會IAU把妊神星的發現時間和地點都認定為奧爾蒂斯團隊所在的西班牙Sierra Nevada天文臺，但發現者這欄留空…2008年，IAU正式認定妊神星為矮行星，依然…沒有提發現者…
除了妊神星之（Haumea）的發現者留白之外，妊神星的衛星、鬩神星（Eris）及其衛星和鳥神星（Makemake）的發現者，都是麥克·布朗團隊。來源：IAU
總之，這可能會成為天文史上的一段公案吧……但此後關於妊神星的各種天文發現，很多都是出自這兩家的觀測成果。
哦對了，當年兩家都提交了自己對妊神星的命名，但最終IAU採納的是布朗團隊的提案，將這顆矮行星以夏威夷神話中主豐饒和生育的女神Haumea命名（這也就是中文會譯為“妊神星”的原因啦），而沒有采納奧爾蒂斯團隊提出的古伊利比亞神話中的春之女神Ataegina。這倒也未必是IAU偏向布朗團隊，因為IAU把與大地之神有關的神祗名字都預留給了與海王星保持3:2軌道共振的類冥天體，而妊神星則是與海王星保持12:7軌道共振的類冥天體（妊神星的公轉週期為284.12年，海王星公轉週期為164.8年）。所以如果你站在海王星上觀測妊神星的話，妊神星的軌道會是這樣的：
以海王星（藍點）為參考中心妊神星的軌跡，紅綠交界表示妊神星穿過黃道面的時刻。粉圈、黃圈、綠圈分別是木星、土星和天王星。（來源：維基）
與眾不同的形狀
下面我們就可以來複習一下行星和矮行星的定義了。2006年的國際天文聯會(IAU)重新定義了“行星”，認為太陽系內的行星必須滿足：
1) 以太陽為公轉軌道中心；2) 有足夠的質量來維持流體靜力學平衡；3) 有足夠的引力清除周圍軌道的其他星體（衛星不算）。
而只能滿足1)和2)的非衛星星體只能叫做“矮行星”。於是從此冥王星被正式驅逐出太陽系九大行星的行列，成為柯伊伯帶眾多矮行星的一員，會上還批准了第一批矮行星：穀神星、冥王星和鬩神星。
什麼叫“流體靜力學平衡”？在天體的角度來說，就是天體足夠大到自身的重力可以使自身的形狀保持一個球形——也就是說，
所有的行星和矮行星都應當大致是個球形（質量更大的恆星就更不必說了）。可是妊神星不是。妊神星是一個非常橢的橢球。
這是柯伊伯帶，甚至所有海王星外大天體中唯一一個不是球形的，也是目前的矮行星中唯一一個不是球形的。
為什麼？因為妊神星轉得太快了……一般來說，大天體的自轉週期都挺長的，十幾二十幾個小時算正常的了，水星金星這種幾十天幾百天的都有，但妊神星自轉一圈只要……3.9個小時(Lacerda et al., 2008)！巨大的離心作用直接把妊神星給“拉”扁了……所以，妊神星的假想圖是醬紫的↓
快速旋轉的妊神星的假想圖，看得我都暈……來源：維基
當然，也不用過度腦補，因為我們沒辦法近距離觀測到這顆天體，所以在望遠鏡裡它也就是一個小亮點而已……
掩星觀測和形狀測量
通過觀測天體的光變曲線的週期性變化來推測遙遠天體的形狀是一種最常用的方法，尤其是對形狀不規則的小行星和彗星。形狀不規則的天體在自轉過程中被光照到的表面積會不斷變化，表面積大的面比表面積小的面更亮，通過亮度的週期性變化可以粗略每個面的長寬比（例子→ ）。之前對妊神星的形狀估計都是採用的這種方法，麥克·布朗團隊對妊神星的長寬高觀測結果為：1920千米×1540千米×990千米 (Lockwood et al., 2014)。
但如果遇到掩星事件，那麼則可以更精確的對天體的各種特徵進行觀測。所謂掩星（凌日），是指觀測的天體飛到某個恆星前面擋住了一部分恆星的時候觀測到的恆星亮度的變化 。
擋住的時候觀測到的恆星亮度會降低
亮度曲線有這樣的一個U型降低表示有天體飛過
在預測到2017年1月21日，恆星URAT1 533-182543將會被妊神星掩住的前提下，奧爾蒂斯團隊組織了位於歐洲十個天文臺的12臺望遠鏡進行聯合觀測。
綠點標誌著參與此次掩星觀測的10個天文臺。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure S2)
綠點標誌著參與此次掩星觀測的10個天文臺。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure S2)
光變曲線只能得到長寬比而非絕對長度，因此在藉助哈勃空間望遠鏡獲取的絕對亮度範圍之下，才確定了妊神星的三軸長度為2322千米×1704千米×1138千米，這比麥克·布朗團隊的觀測結果大了不少，也就是說妊神星的密度比之前的估計值小了很多，最高只有 1885kg/m3。
12臺望遠鏡觀測到的光變曲線，黑色是實測值，紅色和藍色是擬合值。(Ortiz et al., Nature, 2017 Figure 1)
另一方面，光變曲線的驟降驟升表明妊神星很可能沒有冥王星那樣的全球性的大氣層。
有環！
如此遙遠的天體，如果不是環系壯麗如土星一般的的話，我們是很難通過望遠鏡甚至探測器觀測到的，事實上，即使是土星這樣壯麗的環系，其中也有微弱的環是直到卡西尼號近距離觀測才發現的。
那麼在“看不到”的情況下如何推測一個天體具有環系呢？
其中一種方法是通過觀測環系對天體的磁場和帶電粒子狀況的影響，木星環當年就是這樣被發現的。木星環極其微弱，在可見光下幾乎無法看到，先鋒10號和11號在1972和1973年飛掠木星的時候也一無所獲。但1976年，Acuna and Ness(1976)通過先鋒11號的磁場和帶電粒子數據成功預測1.8個木星半徑之外應該有一個環或者未發現的衛星。這一預測隨後就被1979年旅行者1號所確認。
而通過掩星觀測則更為直接。環系雖然不是天體那樣實打實的不透光體，但也能遮住一部分恆星的光 ，系外行星1SWASP J1407b就是通過這種方法發現（疑似）有一個巨大的（土星環的200倍大）的環系的。
系外行星1SWASP J1407b的環系假想圖。來源：維基
這次對妊神星的觀測也是一樣的，在正式的掩星還沒開始之前以及完全結束之後，都能觀測到恆星的光被“遮住”而變暗的現象，表明妊神星也有環系。計算表明這個環半徑約2287千米，寬約70千米，不透明度為0.5，環所在的平面與妊神星的赤道面、以及妊神星的其中一顆衛星Hi'iaka共面，且環與妊神星保持3:1的軌道共振（也就是環轉了一圈的時候妊神星自轉了三圈）。
妊神星的形狀和環的大小示意圖 (Ortiz et al., Nature, 2017 Figure 3)
結語
妊神星不是第一個有環系的非行星，半人馬天體Chariklo和Chiron也有發現環系，而且這倆小的很，直徑只有200多千米，可以想見，今後會越來越多不那麼大的天體會被觀測到環系。
另一方面，妊神星更小的密度和更長的形狀，讓人們越來越質疑它是否還處在流體靜力學平衡狀態，這或許會讓人們再次思考“矮行星”的定義吧。
參考
- https://www.wikiwand.com/en/Haumea
- Ortiz, J. L., Santos-Sanz, P., Sicardy, B., Benedetti-Rossi, G., Bérard, D., Morales, N., ... & Nascimbeni, V. (2017). The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation. Nature, 550(7675), 219.
- Lockwood, A. C., Brown, M. E., & Stansberry, J. (2014). The size and shape of the oblong dwarf planet Haumea. Earth, Moon, and Planets, 111(3-4), 127-137.
- Ortiz, J. L., Santos-Sanz, P., Sicardy, B., Benedetti-Rossi, G., Bérard, D., Morales, N., ... & Nascimbeni, V. (2017). The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation. Nature, 550(7675), 219.
- Lacerda, P., Jewitt, D., & Peixinho, N. (2008). High-precision photometry of extreme KBO 2003 EL61. The Astronomical Journal, 135(5), 1749.
- Acuna, M. H., & Ness, N. F. (1976). The main magnetic field of Jupiter. Journal of Geophysical Research, 81(16), 2917-2922.
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