Ο πλανήτης νάνων Pluto και το σύστημα των πέντε φεγγάρια είναι περίπου τόσο μυστηριώδης όσο ο υπόκοσμος της αρχαιότητας που ενέπνευσε τα ονόματά τους. Μέσα περίπου 3, 7 δισεκατομμύρια μίλια από τη Γη, ο Πλούτωνας είναι ο μόνος από τους αρχικούς εννέα πλανήτες που δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί σε κοντινή απόσταση - αν και αυτό θα αλλάξει όταν ο ανιχνευτής New Horizons εκτελεί πτήση στα μέσα Ιουλίου. Έχει επίσης έναν ανεπιβεβαίωτο αριθμό φεγγιών, που προσθέτει στις επιπλοκές του υπολογισμού των τροχιακών τροχιών.
σχετικό περιεχόμενο
- Ο Πλούτωνας Ανιχνεύει εκπλήξεις πριν από τη στενή συνάντησή του
- Ο William Shatner διακυβεύει τον διαγωνισμό για να ονομάσει το φεγγάρι του Πλούτωνα
"Εάν ερωτήσατε την επιστημονική ομάδα μου, είμαι βέβαιος ότι η πλειοψηφία θα εκπλαγεί από το να μην βρει περισσότερα φεγγάρια", λέει ο Alan Stern, κύριος ερευνητής της αποστολής New Horizons. "Το ερώτημα είναι ότι θα βρούμε 2, 10 ή 20; Δεν θα έβαζα τα στοιχήματά μου στο μηδέν. "
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στη Φύση μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τις τροχιές των γνωστών φεγγαριών του Πλούτωνα, τα οποία με τη σειρά τους μπορούν να προσφέρουν ενδείξεις στους μηχανικούς των εξωπλανήτων που περιστρέφονται γύρω από τα δίδυμα αστέρια. Αλλά το έργο δείχνει επίσης κάποιες ασυνέπειες που υποδηλώνουν ότι ο σχηματισμός αυτών των φεγγιών εξακολουθεί να είναι αίνιγμα.
Ο Πλούτωνας και η μεγαλύτερη φεγγάρι του, ο Χάρον, είναι κλειδωμένοι σε ένα δυαδικό χορό, που περιστρέφεται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας λόγω της βαρυτικής επιρροής τους. Οι άλλοι τέσσερις γνωστοί δορυφόροι σε αυτό το σύστημα - Styx, Nix, Kerberos και Ύδρα - κινούνται επίσης γύρω από αυτό το κοινό κέντρο και όχι στον ίδιο τον Πλούτωνα. Αυτό σημαίνει ότι έχουν παράξενες ταλαντεύσεις στις σχεδόν κυκλικές τροχιές τους, και συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα άλλα φεγγάρια στο ηλιακό σύστημα.
Αυτή η σύνθετη τροχιακή σχέση, σε συνδυασμό με τη δυσκολία παρατήρησης του μακρινού συστήματος, έχει καταστήσει δύσκολο να καταλάβουμε πώς σχηματίστηκε ο Πλούτωνας και η οικογένειά του. Η κορυφαία θεωρία είναι ότι, όπως και ο γιγαντιαίος αντίκτυπος που δημιούργησε το φεγγάρι της Γης, ο Χάρον γεννήθηκε όταν ένα μεγάλο αντικείμενο έσπασε στον Πλούτωνα κατά τη διάρκεια της βίαιης διαμόρφωσης του ηλιακού συστήματος και τα άλλα μικρά φεγγάρια συσσωρεύτηκαν από τα συντριμμένα συντρίμμια.
Εικόνες από τους Νέους Ορίζοντες που ελήφθησαν τον Απρίλιο δείχνουν τον Πλούτωνα και τον Χάρον σε τροχιά γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας. (Animated gif από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου NASA / Johns Hopkins / Southwest Research Institute) "Είμαστε ακόμα μπερδεμένοι από το πώς σχηματίστηκε το σύστημα", λέει ο συνάδελφος της μελέτης Mark Showalter, ανώτερος ερευνητής στο Ινστιτούτο αναζήτησης εξωγήινων ευφυών (SETI). "Νομίζω ότι όλοι πιστεύουν ότι, σε κάποιο σημείο στο μακρινό παρελθόν, ένα μεγάλο αντικείμενο έπεσε στο« πρωτο-Πλούτωνα »και τα φεγγάρια σχηματίστηκαν από το σύννεφο των συντριμμιών. Ωστόσο, μετά από αυτό το σημείο στην ιστορία, οι λεπτομέρειες είναι πολύ επιδεκτικές. "
Τώρα, η ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μετά τις ανακαλύψεις των Kerberos και Styx δείχνει ότι το Styx είναι κλειδωμένο σε έναν τροχιακό συντονισμό με τους Nix και Hydra, υποστηρίζοντας τη θεωρία των επιπτώσεων. Ο τροχιακός συντονισμός είναι όταν πολλαπλά σώματα ασκούν τακτική, περιοδική βαρυτική επίδραση ο ένας στον άλλο έτσι ώστε να ολοκληρώνουν τις τροχιές τους με ένα προβλέψιμο μοτίβο. Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι ο συντονισμός Laplace των τριών φεγγιών του Δία, Io, Europa και Ganymede, που έχουν έναν τροχιακό συντονισμό 1: 2: 4. Αυτό σημαίνει ότι ο Ίο περιστρέφεται γύρω από τον Δία τέσσερις φορές για κάθε περιστροφή του Ganymede, ενώ η Ευρώπη περιστρέφεται δύο φορές την ίδια ώρα.
Τα μαθηματικά μοντέλα του Showalter δείχνουν ότι οι συντονισμοί και των πέντε φεγγάρια του Πλούτωνα θα μπορούσαν να κλειδωθούν σε σχέση 1: 3: 4: 5: 6 μετά την πρόσκρουση που σχηματίζει το Charon, πολύ κοντά στην τρέχουσα αναλογία περιόδων τροχιάς για τα φεγγάρια του Πλούτωνα. Αυτή η θεωρία εξηγεί επίσης την εναπομένουσα απόκριση των Styx, Nix και Hydra. Αλλά υπάρχει ένας παράγοντας που περιπλέκει: Οι άλλοι οργανισμοί στο σύστημα του Πλούτωνα εγχέουν χάος σε μια άλλη σταθερή διαμόρφωση των φεγγαριών.
Το Styx, το Nix και το Ύδρα φαίνεται να είναι κλειδωμένοι σε απήχηση τις περισσότερες φορές, αλλά οι Nix και Hydra περιορίζονται σε χάος και είναι δύσκολο να εντοπιστεί η αιτία. Χαοτικές τροχιές εμφανίζονται όταν ο άξονας περιστροφής ενός μη σφαιρικού αντικειμένου κυματίζει σημαντικά, εμποδίζοντας τον να πέσει σε μια σύγχρονη τροχιά. Το φεγγάρι Hyperion του στροβιλισμού του Κρόνου, για παράδειγμα, περιστρέφεται χαοτικά και οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η κίνηση του προκαλείται από τον 3 - 4 τροχιακό συντονισμό του Hyperion με το μεγαλύτερο φεγγάρι Τιτάνα. Αλλά η νέα φωτομετρία και τα δυναμικά μοντέλα που εκτελούνται από το Showalter υποδηλώνουν ότι ένα δυαδικό σύστημα όπως ο Πλούτωνας και ο Charon μπορούν επίσης να προκαλέσουν τη στροφή των μη σφαιρικών σεληνιακών, έτσι ώστε ακόμη και με τις χαοτικές τροχιές του Nix και της Ύδρας, το σενάριο επιπτώσεων εξακολουθεί να φαίνεται εύλογο.
Μια εικόνα του Hubble για το 2012 συλλαμβάνει τον Πλούτωνα με τα πέντε γνωστά φεγγάρια του. (NASA, ESA και M. Showalter (Ινστιτούτο SETI)) Ο Κερμπέρ, όμως, ρίχνει ένα μεγάλο κλειδί στη θεωρία των επιπτώσεων. Με βάση τα δεδομένα παρατήρησης από το Hubble, το Nix και το Hydra φαίνεται να είναι φωτεινά αντικείμενα, παρόμοια με τον Charon. Αλλά ο Kerberos φαίνεται πολύ πιο σκοτεινός. Με μια μάζα που είναι περίπου το ένα τρίτο της μάζας του Nix και της Ύδρας, ο Kerberos αντανακλά μόνο το 5 τοις εκατό περισσότερο ηλιακό φως. Εάν τα μικρότερα φεγγάρια του Πλούτωνα σχηματίστηκαν από το συσσωματωμένο υλικό μιας μείζονος σύγκρουσης, τότε θα είχαν άμεση σχέση μεταξύ μεγέθους και φωτεινότητας. Ένα ετερογενές δορυφορικό σύστημα, όπως ο Πλούτωνας φαίνεται να είναι, παραμένει ένα αίνιγμα.
"Η έρευνα αυτή είναι κάπως αρχαιολογική, " λέει ο Showalter. "Έχουμε μόλις ανακαλύψει μερικά κομμάτια αρχαίας κεραμικής, αλλά δεν γνωρίζουμε ακόμα πώς χωρούν μαζί".
Η νέα οριζόντια κίνηση του συστήματος του Πλούτωνα στις 14 Ιουλίου θα σας βοηθήσει να απαντήσετε σε πολλά από τα ερωτήματα που τέθηκαν στο έγγραφο της φύσης . Τα όργανα στους Νέους Ορίζοντες θα είναι σε θέση να καθορίσουν εάν ο Kerberos είναι πραγματικά πιο σκούρος από τα άλλα φεγγάρια και θα πάρουν ακριβείς μετρήσεις των σχημάτων όλων των φεγγιών του Πλούτωνα. Ίσως το πιο συναρπαστικό, το flyby θα αποκαλύψει εάν υπάρχουν άλλα φεγγάρια ή δαχτυλίδια που επηρεάζουν την περίπλοκη τροχιακή μηχανική του συστήματος του Πλούτωνα.
"Κάθε πλανητικό σύστημα έχει μια ιστορία σχηματισμού για να πει", εξηγεί ο Showalter. «Η κατανόηση των ιστοριών τους μας βοηθά να κατανοήσουμε άλλα είδη αστροφυσικών δίσκων, συμπεριλαμβανομένων των γαλαξιών και των εξωπλανητικών συστημάτων. Υπάρχουν πολλοί γνωστοί «περιφεριακοί πλανήτες» που περιστρέφονται γύρω από δύο αστέρια αντί για ένα - σκεφτείτε τον Λουκά Σκίγουαλκερ κατά το ηλιοβασίλεμα στη Τατουόιν. Νομίζω ότι το σύστημα του Πλούτωνα μας δείχνει νέες λεπτομέρειες για το πώς λειτουργούν αυτά τα πολύ πιο δυναμικά συστήματα ».
