中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2025年7月9日  

天文學家發現一顆繞行太陽且位於海王星軌道之外的罕見小天體。這顆編號為2020 VN40的天體屬於「海王星外天體」（Trans-Neptunian Object，簡稱為TNO）家族，它與太陽系第八行星海王星呈現1:10軌道共振的關係，也就是說當這顆小天體繞太陽公轉1圈時，海王星恰好完成10圈。這是人類首次確認發現此種週期比率的天體，其獨特的軌道節奏彷彿與遙遠的海王星「共舞」。值得一提的是，這項計畫最早由計畫主持人Rosemary Pike博士在任職中研院天文所博士後研究員期間發起，並利用中研院天文所分配到的加法夏望遠鏡（Canada–France–Hawaii Telescope，簡稱CFHT）觀測時間完成此次發現。

這項發現有助於科學家了解外太陽系天體的分布與動態，以及它們如何抵達當前的位置。觀測結果支持了一種理論，即許多遙遠的小天體在漫長歲月中曾一度被海王星的重力「俘獲」，進入與海王星軌道周期成簡單整數比的共振狀態。現任哈佛–史密松天文物理中心的Pike博士解釋：「這對了解太陽系邊緣是一大進展，顯示出即使在非常遙遠、受海王星引力影響的區域，也存在著不少小天體。這項發現為我們提供了太陽系演化歷程的新線索。」

此次發現源自「大傾角遙遠天體」（Large inclination Distant Objects，簡稱LiDO）巡天計畫，該計畫專門搜尋位於外太陽系且運行軌道高度傾斜的特殊天體。LiDO巡天主要使用位於夏威夷的CFHT進行廣域觀測，並透過雙子星北望遠鏡（Gemini North）與麥哲倫Baade望遠鏡進行後續觀測，確認特別有趣的候選天體。LiDO巡天的觀測區域遠離黃道面，因此能有效探測這塊過去研究相對較少的外太陽系空間。LiDO團隊核心成員、加拿大Regina大學的Samantha Lawler博士表示：「令人著迷的是，我們發現有這麼多小天體佈滿在軌道高度傾斜且遙遠的區域！」研究顯示，2020 VN40到太陽的平均距離約為140天文單位，其軌道與黃道面的夾角相當大。換言之，這顆天體繞太陽公轉的軌道平面高度傾斜，遠遠超出行星主要分布的黃道面。

2020 VN40最引人注目的特徵在於它與海王星互動的方式。一般來說，與海王星存在簡單週期共振比的TNO，總是在它們最接近太陽（近日點）時遠離海王星的位置，避免與海王星靠近。然而，2020 VN40的軌道恰恰相反：當它抵達近日點時，海王星在軌道上竟也相對接近該位置，由於2020 VN40的軌道高度傾斜（與黃道面夾角約33°），兩者實際距離仍相當遙遠——只是如果將軌道投影在平面圖上，它們會看似接近而已。迄今發現的其他共振TNO，在通過近日點時都會巧妙地「錯開」海王星的位置，即使在投影圖上也不會和海王星對齊，而2020 VN40是目前所知唯一的例外。

論文共同作者、中研院天文所陳英同博士認為：「這項始於在中研院天文所規劃並執行CFHT觀測的新發現，充分說明對外太陽系的深度巡天如何持續挑戰並精進我們對軌道動力學的理解。能夠觀測到像這樣的共振天體並揭示其出乎意料的運動行為，實在令人興奮——這也證明透過國際合作，我們有機會發現更多突破科學常規的有趣天體。」2020 VN40的存在顯示，高度傾斜的軌道可能導致全新且出人意料的運動模式。LiDO巡天至今已經發現超過140顆遙遠天體，科學家預期未來的巡天計畫（例如即將啟動的美國Vera Rubin天文台觀測計畫）將會找到更多類似天體。美國行星科學研究所（PSI）的Kathryn Volk博士表示：「這一切才正要開始，我們正開啟一扇探索太陽系過去的新窗口。」

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本研究論文發表於2025年7月的《行星科學期刊》（Planetary Science Journal，PSJ），篇名：LiDO: Discovery of a 10:1 Resonator with a Novel Libration State，由Pike等人共同撰寫。

雙子星北望遠鏡（Gemini North）隸屬於國際雙子星天文台的一部分。國際雙子星天文台由美國國家科學基金會（NSF）等單位共同資助，並由NSF的國家光學紅外天文研究實驗室（NOIRLab）營運。

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陳英同 博士，中央研究院天文及天文物理研究所

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周美吟博士，中央研究院天文及天文物理研究所 

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