超越质点。III. 探测 Haumea 的非球形引力场

矮行星 Haumea 是最值得研究的海王星外天体 (TNO) 之一，它拥有两颗动力学相互作用的小卫星、一族附近光谱独特的天体以及一个环系统。由于其 3.9 小时的自转周期，Haumea 本身极其扁平。要理解 Haumea 的卫星（名为 Hi'iaka 和 Namaka）的轨道，需要对卫星-卫星引力相互作用以及卫星与 Haumea 非球形引力场（此处参数化为 $J_2$）的相互作用进行详细建模。理解这两种效应可以详细探测卫星的质量以及 Haumea 的 $J_2$ 和自转极。测量 Haumea 的 $J_2$ 可以提供关于 Haumea 内部的信息，有可能确定过去分化的程度。为了理解 Haumea 系统，我们利用十年的新超高精度观测数据，对 Haumea 的卫星进行了详细的非开普勒轨道拟合。我们的拟合在 $\gtrsim2.5\sigma$ 置信度下探测到了 Haumea 的 $J_2$ 和自转极。动力学中存在的简并性使我们无法用当前数据精确测量 Haumea 的 $J_2$，但未来的观测应能实现精确测量。我们动力学确定的自转极与过去的结果显示出极好的一致性，说明了非开普勒轨道拟合的优势。我们还探讨了 Haumea 及其卫星的自转-轨道动力学，表明 Hi'iaka 的轴向进动可能在十年时间尺度上可被探测到。最后，我们给出了未来十年 Haumea 系统的星历表，为未来几年对 Haumea 及其卫星的高质量观测提供了可能。