妊神的形状与组成

我们计算了快速自转的分层天体的平衡形状，以确定矮行星妊神（Haumea）的形状、结构与组成。先前对妊神光变曲线的研究认为其是一个均匀三轴椭球体，符合雅可比椭球体，轴长约为 $960 \times 774 \times 513$ km，整体密度约为 $2600 \, {\rm kg} \, {\rm m}^{-3}$。相反，近期对妊神恒星掩星观测表明其轴长约为 $1161 \times 852 \times 523$ km，整体密度约为 $1885 \, {\rm kg} \, {\rm m}^{-3}$；这些结果表明妊神不可能是一个流体静力平衡下的流体，而必须由颗粒间作用力部分支撑。我们编写了代码以调和这些矛盾结果，并确定妊神是否实际上是一个流体静力平衡下的流体。该代码在给定（半）轴长 $a$ 和 $b$ 后，计算分层妊神的平衡形状、密度及冰壳厚度。我们发现妊神符合一个分层三轴椭球体流体静力平衡，最佳拟合轴长为 $a$ = 1050 km、$b$ = 840 km、$c$ = 537 km。该妊神解具有 $\rho_{\rm avg} = 2018 \, {\rm kg} \, {\rm m}^{-3}$、$\rho_{\rm core} = 2680 \, {\rm kg} \, {\rm m}^{-3}$，以及核轴 $a_{\rm c} = 883$ km、$b_{\rm c} = 723$ km、$c_{\rm c}=470$ km，这相当于冰幔占妊神体积的约 $17\%$，厚度介于 67 至 167 km。我们推断的厚冰壳使得妊神的碰撞族仅代表其碰撞前冰壳的一小部分成为可能。在广泛的参数范围内，我们计算的妊神核密度表明，如今核由含水硅酸盐组成，且过去可能经历了蛇纹石化。