Изучение многих спутников Солнечной системы выявило огромное количество информации за последние несколько десятилетий. К ним относятся спутники Юпитера - 69 из которых были идентифицированы и названы - Сатурн (который имеет 62) и Уран (27). Во всех трех случаях спутники, которые вращаются вокруг этих газовых гигантов, имеют прогрессивные орбиты с небольшим наклоном. Однако в рамках системы Нептуна астрономы отметили, что ситуация была совершенно иной.
По сравнению с другими газовыми гигантами, у Нептуна гораздо меньше спутников, и большая часть массы системы сосредоточена в пределах одного спутника, который, как полагают, был захвачен (т. Е. Тритон). Согласно новому исследованию, проведенному группой из Научного института Вейцмана в Израиле и Юго-западного научно-исследовательского института (SwRI) в Боулдере, штат Колорадо, Нептун, возможно, когда-то имел более массивные системы спутников, которые, возможно, нарушили прибытие Тритона.
Исследование под названием «Эволюция Тритона с первичной нептуновой спутниковой системой» недавно появилось в Астрофизический журнал. Исследовательская группа состояла из Ралуки Руфу, астрофизика и геофизика из Института Вейцмана, и Робина М. Канупа - заместителя вице-президента SwRI. Вместе они рассмотрели модели первозданной нептуновской системы и то, как она могла измениться благодаря прибытию Тритона.
В течение многих лет астрономы считали, что Тритон когда-то был карликовой планетой, которая была выброшена из пояса Койпера и захвачена гравитацией Нептуна. Это основано на его ретроградной и высоко наклонной орбите (156,885 ° к экватору Нептуна), которая противоречит современным моделям формирования газовых гигантов и их спутников. Эти модели предполагают, что, поскольку планеты-гиганты аккрецируют газ, их луны образуются из окружающего диска для мусора.
В соответствии с другими газовыми гигантами, самый большой из этих спутников будет иметь прогрессивные, регулярные орбиты, которые не особенно наклонены относительно экватора их планеты (обычно менее 1 °). В этом отношении Тритон, как полагают, когда-то был частью двоичного файла, состоящего из двух транснептуновых объектов (TNO). Когда они прошли мимо Нептуна, Тритон был бы захвачен силой тяжести и постепенно упал бы на свою нынешнюю орбиту.
Как утверждают д-р Руфу и д-р Кануп в своем исследовании, появление этого массивного спутника, вероятно, вызвало бы значительный сбой в системе Нептуна и повлияло на ее развитие. Это состояло из того, что они изучали, как взаимодействия - такие как рассеяние или столкновения - между предыдущими спутниками Тритона и Нептуна могли бы изменить орбиту и массу Тритона, а также систему в целом. Как они объясняют:
«Мы оцениваем, являются ли столкновения между исконными спутниками достаточно разрушительными, чтобы создать диск для обломков, который ускорил бы циркуляцию Тритона, или сначала Тритон испытал бы разрушительный удар. Мы стремимся найти массу исконной спутниковой системы, которая позволила бы создать нынешнюю архитектуру системы Нептуна ».
Чтобы проверить, как могла развиться система Нептуна, они рассмотрели различные типы первичных спутниковых систем. Это включало тот, который соответствовал существующей системе Урана, состоящий из спутников-проградов с массовым соотношением, аналогичным величине крупнейших лун Урана - Ариэля, Умбриэля, Титании и Оберона, - а также тот, который был более или менее массивным. Затем они провели симуляции, чтобы определить, как прибытие Тритона изменило бы эти системы.
Это моделирование было основано на законах масштабирования разрушения, в которых учитывалось, как неконтурные удары между Тритоном и другими телами могли бы привести к перераспределению вещества в системе. После 200 симуляций они обнаружили, что система с массовым отношением, которое было похоже на нынешнюю уранскую систему (или меньше), с наибольшей вероятностью могло бы создать текущую нептуновскую систему. Как они заявляют:
«Мы находим, что предыдущая спутниковая система с массовым отношением, подобным уранской системе или меньшему, имеет значительную вероятность воспроизведения существующей нептунской системы, в то время как более массивная система имеет низкую вероятность перехода к текущей конфигурации».
Они также обнаружили, что взаимодействие Тритона с более ранней спутниковой системой также предлагает потенциальное объяснение того, как его начальная орбита могла быть уменьшена достаточно быстро, чтобы сохранить орбиты небольших нерегулярных спутников. Эти нереидоподобные тела иначе были бы выбиты с их орбит, поскольку приливные силы между Нептуном и Тритоном заставили Тритона принять его текущую орбиту.
В конечном счете, это исследование не только предлагает возможное объяснение того, почему система спутников Нептуна отличается от других газовых гигантов; это также указывает на то, что ответственность за близость Нептуна к поясу Койпера. В свое время Нептун мог иметь систему спутников, очень похожих на спутники Юпитера, Сатурна и Урана. Но так как он удобно расположен для того, чтобы подбирать объекты размером с планету, вышедшие из пояса Койпера, это изменилось.
Заглядывая в будущее, Руфу и Кануп указывают, что необходимы дополнительные исследования, чтобы пролить свет на раннюю эволюцию Тритона как спутника Нептуна. По сути, до сих пор остаются без ответа вопросы о влиянии системы ранее существовавших спутников на Triton и о том, насколько стабильными были его нерегулярные спутники.
Эти результаты были также представлены доктором Руфу и доктором Канупом во время 48-й конференции по науке о лунных и планетарных явлениях, которая состоялась в Вудленде, штат Техас, в марте этого года.
