Największy księżyc Neptuna, Triton. Kliknij, aby powiększyć
Księżyc Neptuna Tryton jest wyjątkowy w Układzie Słonecznym, ponieważ jest to jedyny duży księżyc, który krąży w kierunku przeciwnym do obrotu swojej planety. Naukowcy opracowali model komputerowy, który wyjaśnia, w jaki sposób Neptune mógł uchwycić Tritona z innej planety podczas zbliżania się. W tym scenariuszu Triton był pierwotnie częścią układu podwójnego z inną planetą. Za bardzo zbliżyli się do Neptuna i Triton został oderwany.
Duży księżyc Neptuna, Tryton, mógł opuścić wcześniejszego partnera i przybyć na swoją niezwykłą orbitę wokół Neptuna. Triton jest wyjątkowy wśród wszystkich dużych księżyców w Układzie Słonecznym, ponieważ krąży wokół Neptuna w kierunku przeciwnym do obrotu planety (orbita „wsteczna”). Jest mało prawdopodobne, aby powstał w tej konfiguracji i prawdopodobnie został przechwycony z innego miejsca.
W numerze czasopisma Nature z 11 maja naukowcy planetarni Craig Agnor z University of California, Santa Cruz i Douglas Hamilton z University of Maryland opisują nowy model do przechwytywania satelitów planetarnych z udziałem grawitacji trzech ciał między binarny i planeta. Zgodnie z tym scenariuszem Triton był pierwotnie członkiem binarnej pary obiektów krążących wokół Słońca. Oddziaływania grawitacyjne podczas bliskiego podejścia do Neptuna odciągnęły następnie Trytona od jego binarnego towarzysza, aby stać się satelitą Neptuna.
„Znaleźliśmy prawdopodobne rozwiązanie długotrwałego problemu, w jaki sposób Triton przybył na swoją szczególną orbitę. Ponadto ten mechanizm wprowadza nową ścieżkę do przechwytywania satelitów przez planety, które mogą być istotne dla innych obiektów w Układzie Słonecznym ”- powiedział Agnor, badacz z Centrum Pochodzenia, Dynamiki i Ewolucji Planet w UCSC.
Mając właściwości podobne do planety Pluton i około 40 procent masywniejsze, Triton ma nachyloną, okrągłą orbitę, która leży między grupą małych wewnętrznych księżyców z orbitami prograde i zewnętrzną grupą małych satelitów z orbitami prograde i retrograde. Istnieją inne wsteczne księżyce w Układzie Słonecznym, w tym małe księżyce zewnętrzne Jowisza i Saturna, ale wszystkie są małe w porównaniu do Tritona (mniej niż kilka tysięcznych jego masy) i mają znacznie większe i bardziej ekscentryczne orbity wokół swoich planet macierzystych.
Agnor powiedział, że Triton mógł pochodzić z pliku binarnego bardzo podobnego do Plutona i jego księżyca Charona. Wyjaśnił, że Charon jest stosunkowo masywny, około jednej ósmej masy Plutona.
„Nie tyle Charon krąży wokół Plutona, ale raczej oba poruszają się wokół ich wspólnego środka masy, który leży pomiędzy dwoma obiektami”, powiedział Agnor.
Podczas bliskiego spotkania z gigantyczną planetą, taką jak Neptun, taki system może zostać rozerwany przez siły grawitacyjne planety. Ruch orbitalny układu binarnego zwykle powoduje, że jeden element porusza się wolniej niż drugi. Zakłócenie układu binarnego pozostawia każdy obiekt z resztkowymi ruchami, które mogą spowodować trwałą zmianę towarzyszy orbitalnych. Ten mechanizm, znany jako reakcja wymiany, mógłby dostarczyć Tritona na dowolne z różnych orbit wokół Neptuna, powiedział Agnor.
Wcześniejszy scenariusz proponowany dla Tritona jest taki, że mógł on zderzyć się z innym satelitą w pobliżu Neptuna. Ale ten mechanizm wymaga, aby obiekt biorący udział w zderzeniu był wystarczająco duży, aby spowolnić Tryton, ale wystarczająco mały, aby go nie zniszczyć. Agnor powiedział, że prawdopodobieństwo takiego zderzenia jest bardzo małe.
Inną sugestią było to, że aerodynamiczny opór z dysku gazu wokół Neptuna spowolnił Trytona na tyle, aby mógł zostać uchwycony. Ale ten scenariusz nakłada ograniczenia na czas zdarzenia przechwytywania, które musiałoby wystąpić na początku historii Neptuna, gdy planeta była otoczona dyskiem gazowym, ale wystarczająco późno, aby gaz rozproszył się, zanim spowolni orbitę Tritona na tyle, aby wysłać księżyc zderzając się z planetą.
W ostatniej dekadzie odkryto wiele plików binarnych w pasie Kuipera i gdzie indziej w Układzie Słonecznym. Ostatnie badania wskazują, że około 11 procent obiektów pasa Kuipera to układy binarne, podobnie jak około 16 procent asteroid w pobliżu Ziemi.
„Te odkrycia wskazały drogę do naszego nowego wyjaśnienia schwytania Tritona” - powiedział Hamilton. „Pliki binarne wydają się być wszechobecną cechą populacji małych ciał”.
Binarny Pluton i jego księżyc Charon oraz inne układy binarne w pasie Kuipera są szczególnie istotne dla Tritona, ponieważ ich orbity przylegają do Neptuna, powiedział.
„Podobne obiekty istniały prawdopodobnie od miliardów lat, a ich rozpowszechnienie wskazuje, że spotkanie planety binarnej, które proponujemy do schwytania Tritona, nie jest szczególnie restrykcyjne”, powiedział Hamilton.
Reakcja wymiany opisana przez Agnora i Hamiltona może mieć szerokie zastosowanie w zrozumieniu ewolucji układu słonecznego, który zawiera wiele nieregularnych satelitów. Naukowcy planują zbadać konsekwencje swoich odkryć dla innych systemów satelitarnych.
Badania były wspierane przez granty z programów NASA Planetary Geology and Geofysics, Outer Planet Research i Origins of Solar Systems.
Oryginalne źródło: UC Santa Cruz
