冥王星与冥卫一的小卫星的转轴倾角演化

“新视野”号任务观测表明，冥王星-冥卫一系统中的小卫星 Styx、Nix、Kerberos 和 Hydra 并未潮汐自旋减速至近同步自旋状态，并且相对于它们绕冥王星-冥卫一双星轨道具有高空转轴倾角（Weaver 等，2016）。我们在 N 体模拟中使用阻尼质量-弹簧模型来研究位于环双星轨道上的单个自旋非球形天体的自旋与转轴倾角演化。仅考虑潮汐耗散的模拟未显示出由潮汐诱导的自旋-轨道共振穿越引起的强烈转轴倾角变化，我们将此归因于卫星的高自旋速率和低轨道偏心率。然而，一个潮汐演化的 Styx 表现出间歇性的转轴倾角变化和翻滚事件。在冥卫一远离冥王星迁移的早先时期，这些小卫星可能曾被捕获在轨道平运动倾角共振中。向外迁移的冥卫一会引发 Nix 和 Styx 转轴倾角的巨大变化。其原因是平运动共振频率与自旋天体的自旋进动速率之间的通约性。由于这些小卫星接近平运动共振，该机制可能已提升了全部四颗小卫星的转轴倾角。如果这些小卫星曾一度被捕获进入平运动共振，那么高空转轴倾角未必是原始的。