Ile księżyców ma Pluton? Mini-księżyce Plutona, Nixa i Hydry zostały odkryte w 2005 r. (Ale nazwane w 2006 r.) Podczas kampanii obserwacyjnej przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Ale skąd pochodzą te satelity? Obecna zaakceptowana teoria formacji na dużym Księżycu, Charonie, jest bardzo podobna do teorii wspierającej tworzenie Księżyca na Ziemi. Uważa się, że duże uderzenie między dwoma dużymi obiektami z Pasa Kuipera oderwało Charona od proto-Plutona, umieszczając fragment masy Plutona na orbicie. Z biegiem lat siły pływowe spowolniły parę i pozwolono Charonowi osiąść na obecnej orbicie. Najnowsza teoria sugeruje, że Nix i Hydra są produktem ubocznym tej kolizji, jedynie strzaskane fragmenty ogromnego uderzenia. Ale z tym pomysłem są problemy. Czy Nix i Hydra mogą pochodzić z innego miejsca niż wpływ Plutona-Charona?
Małe księżyce krążące wokół Wielkiego Pasa Kuipera (wcześniej sklasyfikowanego jako planeta) znajdują się około 48 700 kilometrów i 64 800 kilometrów od powierzchni Plutona. Najbliższy księżyc nazywa się Nix, a najdalszy - Hydra. Nix ma rezonans orbitalny 4: 1 z orbitą Charonów, a większy księżyc Hydra ma rezonans 6: 1 (tzn. Nix okrąży Plutona raz na każde cztery orbity Charona; Hydra okrąży Plutona raz na każde sześć orbit Charona) .
Przyczyny tych mini-księżycowych orbit dopiero zaczynają być rozumiane, ale wiadomo, że ich rezonanse na orbicie Charonów są zakorzenione w czasie ewolucji układu Plutona. Jeśli założymy, że Hydra i Nix powstały w wyniku masowej kolizji z Obiektem Pasa Kuipera, najłatwiejszym wytłumaczeniem jest założenie, że są to całe fragmenty zderzenia wywołanego grawitacją układu Plutona-Charona. Jednak ze względu na bardzo ekscentryczne orbity, które powstałyby w wyniku tego zderzenia, nie jest możliwe, aby dwa małe księżyce mogły ewoluować w orbitę prawie kolistą, w rezonansie prawie korotacyjnym z Charonem.
Czy to możliwe, że księżyce mogły powstać z pyłu i gruzu powstałego w wyniku początkowej kolizji? Jeśli wyprodukowano wystarczającą ilość materiału i jeśli materiał często się kolidował, być może Nix i Hydra urodzili się z zimnego dysku gruzu (a nie z całych kawałków skały), ostatecznie łącząc się i tworząc spore księżyce skalne. Ponieważ mogła istnieć tarcza szczątków, zderzenia z orbitującymi Nix i Hydrą zmniejszyłyby również wszelką mimośrodowość na ich orbitach.
Ale z tą teorią jest duży problem. Z symulacji uderzenia dysk po uderzeniu szczątków otaczających Plutona byłby bardzo zwarty. Dysk nie mógł sięgać tak daleko, jak dzisiejsze orbity księżyców.
Jeszcze jedna teoria sugeruje, że być może księżyce byli utworzone na dysku po uderzeniu, ale bardzo blisko Plutona, a następnie poprzez interakcje grawitacyjne z Charonem, orbity Nixa i Hydry zostały wyciągnięte na zewnątrz, umożliwiając im orbitowanie daleko od dysku po uderzeniu Plutona-Charona. Według najnowszych symulacji komputerowych nie wydaje się to możliwe.
Aby znaleźć odpowiedź, prace Yorama Lithwicka i Yanqina Wu (University of Toronto) sugerują, że musimy spojrzeć poza system Plutona-Charona na źródło materiału dla Nixa i Hydry. Z symulacji powyższe teorie na temat tworzenia małych księżyców zapoczątkowanych przez materiał wyrzucony z dużego zderzenia między dwoma dużymi obiektami Pasa Kuipera (tworząc Plutona i Charona) są niezwykle problematyczne. Nie odpowiadają poprawnie, w jaki sposób wysoce ekscentryczne orbity, jakie Nix i Hydra mieliby po zderzeniu, mogą przekształcić się w prawie okrągłe, jakie mają dzisiaj.
Lithwick i Wu twierdzą dalej, że okrągłe, koronacyjne rezonansowe orbity dwóch księżyców mogą być utworzone z plutocentrycznego dysku małych kawałków skały zgarniętych podczas orbity Plutona wokół Słońca. Dlatego Nix i Hydra mogły powstać ze skalistych gruzów powstałych w wyniku rozwoju Układu Słonecznego, a nie z wypadku kolizji, w wyniku którego powstał Charon. Może to dotyczyć niezliczonych innych obiektów Pasa Kuipera na orbicie w odległych zakątkach Układu Słonecznego, nie ma potrzeby uderzenia, aby stworzyć małe księżyce, które obecnie uważa się za ich satelity.
Mamy nadzieję, że misja Nowe Horyzonty (zapoczątkowana 21 stycznia 2006 r.) W dalekich zakątkach Układu Słonecznego ujawni niektóre pytania, które pozostają bez odpowiedzi w głębinach naszego tajemniczego Pasa Kuipera. Mamy nadzieję, że dowiemy się również, czy Nix i Hydra są dziećmi Plutona i Charona… czy też zostali adoptowani.
Źródło: arXiv
