Studium mnoha měsíců Sluneční soustavy odhalilo za posledních několik desetiletí množství informací. Patří mezi ně měsíce Jupitera – 69 z nich bylo identifikováno a pojmenováno – Saturn (který má 62) a Uran (27). Ve všech třech případech mají satelity, které obíhají kolem těchto plynných obrů, postupné dráhy s nízkým sklonem. V rámci Neptunského systému však astronomové poznamenali, že situace byla zcela odlišná.
Ve srovnání s ostatními plynovými obry má Neptun mnohem méně satelitů a většina hmoty systému je soustředěna v jediném satelitu, o kterém se předpokládá, že byl zachycen (tj. Triton ). Podle nové studie týmu z Weizmannův vědecký ústav v Izraeli a Jihozápadní výzkumný ústav (SwRI) v Boulderu v Coloradu mohl mít Neptun kdysi masivnější systémy satelitů, které mohl narušit přílet Tritonu.
Studie s názvem „ Tritonova evoluce s primordiálním neptunským satelitním systémem “, nedávno se objevil vThe Astrophysical Journal.Výzkumný tým tvořili Raluca Rufu, astrofyzik a geofyzik z Weizmannova institutu, a Robin M. Canup – přidružený viceprezident SwRI. Společně uvažovali o modelech prvotního neptunského systému a o tom, jak se mohl změnit díky příchodu Tritona.
Neptun a jeho velký měsíc Triton, jak je viděl Voyager 2 28. srpna 1989. Kredit: NASA
Po mnoho let byli astronomové toho názoru, že Triton byl kdysi trpasličí planetou, která byla vyražena z Kuiperova pásu a zachycena gravitací Neptuna. To je založeno na jeho retrográdní a vysoce nakloněné oběžné dráze (156,885° k Neptunovu rovníku), což je v rozporu se současnými modely toho, jak se formují plynní obři a jejich satelity. Tyto modely naznačují, že když obří planety nahromadí plyn, jejich měsíce se formují z okolního disku trosek.
V souladu s ostatními plynnými obry by největší z těchto satelitů měly postupné, pravidelné oběžné dráhy, které nejsou nijak zvlášť nakloněny vzhledem k rovníku jejich planety (obvykle méně než 1°). V tomto ohledu se má za to, že Triton byl kdysi součástí dvojhvězdy složené ze dvou transneptunských objektů (TNO). Když proletěli kolem Neptunu, Triton by byl zajat jeho gravitací a postupně spadl na svou současnou oběžnou dráhu.
Jak uvádějí Dr. Rufu a Dr. Canup ve své studii, přílet tohoto masivního satelitu by pravděpodobně způsobil mnoho narušení v neptunském systému a ovlivnil jeho vývoj. To sestávalo z toho, že zkoumali, jak by interakce – jako rozptyl nebo srážky – mezi Tritonem a předchozími satelity Neptunu změnily oběžnou dráhu a hmotnost Tritonu, stejně jako celý systém. Jak vysvětlují:
'Vyhodnocujeme, zda jsou srážky mezi prvotními satelity dostatečně rušivé na to, aby vytvořily disk trosek, který by urychlil cirkularizaci Tritonu, nebo zda Triton nejprve zažije rušivý dopad. Snažíme se najít hmotu prvotního satelitního systému, která by poskytla současnou architekturu Neptunského systému.
Sestřih největšího měsíce Neptuna, Tritona a planety Neptun, ukazující sublimující jižní polární čepici měsíce (dole) a záhadný „terén melounu“. Kredit: NASA
Aby otestovali, jak se mohl Neptunský systém vyvinout, zvážili různé typy prvotních satelitních systémů. To zahrnovalo jeden, který byl v souladu se současným systémem Uranu, složený z prográdních satelitů s podobným hmotnostním poměrem jako největší měsíce Uranu – Ariel, Umbriel, Titania a Oberon – a také jeden, který byl buď více či méně masivní. Poté provedli simulace, aby určili, jak by Tritonův příchod tyto systémy změnil.
Tyto simulace byly založeny na zákonech škálování narušení, které zvažovaly, jak by dopady bez zásahu a spuštění mezi Tritonem a jinými tělesy vedly k redistribuci hmoty v systému. Po 200 simulacích zjistili, že systém, který má hmotnostní poměr podobný současnému uranskému systému (nebo menší), by s největší pravděpodobností vytvořil současný Neptunský systém. Jak uvádějí:
'Zjistili jsme, že předchozí satelitní systém s hmotnostním poměrem podobným uranskému systému nebo menším má značnou pravděpodobnost reprodukce současného neptunského systému, zatímco masivnější systém má nízkou pravděpodobnost, že povede k současné konfiguraci.'
Zjistili také, že interakce Tritonu s dřívějším satelitním systémem také nabízí potenciální vysvětlení toho, jak mohla být jeho počáteční dráha snížena dostatečně rychle, aby byly zachovány dráhy malých nepravidelných satelitů. Tato tělesa podobná Nereidám by jinak byla vyhozena ze svých drah, protože slapové síly mezi Neptunem a Tritonem způsobily, že Triton zaujal svou současnou dráhu.
Měsíce Uranu a Neptunu zobrazené během opoziční sezóny 2011. Kredit: Rolf Wahl Olsen.
V konečném důsledku tato studie nejen nabízí možné vysvětlení, proč se Neptunův systém satelitů liší od satelitů jiných plynných obrů; to také naznačuje, že za to může blízkost Neptuna ke Kuiperově pásu. Kdysi mohl mít Neptun systém měsíců, které byly velmi podobné Jupiteru, Saturnu a Uranu. Ale protože je dobře situován pro zachycení objektů velikosti trpasličích planet, které byly vyhozeny z Kuiperova pásu, změnilo se to.
Při pohledu do budoucnosti Rufu a Canup naznačují, že jsou zapotřebí další studie, aby bylo možné objasnit raný vývoj Tritonu jako neptunského satelitu. V podstatě stále existují nezodpovězené otázky týkající se účinků, které měl systém již existujících satelitů na Triton, a jak stabilní byly jeho nepravidelné progresivní satelity.
Tato zjištění byla také prezentována Dr, Rufu a Dr. Canup během 48. konference o lunárních a planetárních vědách , který se konal v The Woodlands v Texasu letos v březnu.
Další čtení: The Astronomical Journal , USRA