冥王星小卫星的轨道与质量

我们给出了冥王星四颗小卫星——Styx、Nix、Kerberos 和 Hydra 的新轨道与质量解。我们重新分析了哈勃空间望远镜(HST)在 2005 至 2019 年间使用 ACS、WFPC2 和 WFC3 仪器获得的冥王星系统的所有可用观测数据,以及 2015 年接近冥王星时拍摄的 New Horizons LORRI 图像。我们利用该高精度天体测量数据,给出了这四颗小卫星更新后的轨道和质量估计及其不确定性。我们发现 Nix 和 Hydra 的质量小于先前发表的估计值,Nix 的动力学质量为 1.8$\pm$0.4$\times$10$^{-3}$ km$^3$/s$^2$(2.7$\pm$0.6$\times$10$^{16}$ kg),Hydra 为 2.0$\pm$0.2$\times$10$^{-3}$ km$^3$/s$^2$(3.0$\pm$0.3$\times$10$^{16}$ kg)。这些质量分别为 Brozovic 等人(2015)平均估计值的 60% 和 63%,尽管仍与其 1 倍西格玛不确定性一致,并且根据 Porter 等人(2021)给出的卫星体积估计,对应于 Nix 密度 1.0$\pm$0.2 g/cm$^3$、Hydra 密度 1.2$\pm$0.2 g/cm$^3$。尽管这些密度与一系列冰-岩成分相符(取决于卫星内部未知的整体孔隙率),但卫星的高反照率和以冰为主的地表最容易用其内部富冰来解释。Kerberos 和 Styx 的微小质量仍约束得很差;我们发现 Styx 动力学质量的 1-$\sigma$ 上限为 3$\times$10$^{-5}$ km$^3$/s$^2$(5$\times$10$^{14}$ kg),Kerberos 为 5$\times$10$^{-5}$ km$^3$/s$^2$(8$\times$10$^{14}$ kg),与两者密度均 $<$2.1 g/cm$^3$ 一致。