Kääbusplaneet Pluuto ja selle viiest kuust koosnev süsteem on umbes sama salapärane kui antiikaja allilm, mis nende nimesid inspireeris. Keskmiselt umbes 3, 7 miljardi miili kaugusel Maast on Pluuto ainus algsest üheksast planeedist, mida tuleb veel lähedalt vaadelda - ehkki see muutub siis, kui New Horizonsi sond juuli keskel lendab. Samuti on sellel kinnitamata kuude arv, mis suurendab orbitaaltrajektooride arvutamise komplikatsioone.
Seotud sisu
- Pluuto sond leiab oma lähikontakte ees üllatusi
- Plutoni kuuks nimetamiseks korraldatud William Shatner kaaperdab võistluse
"Kui küsitlete minu teadusmeeskonda, olen üsna kindel, et enamus oleks üllatunud, kui ei leiaks rohkem kuusid, " ütleb New Horizoni missiooni juhtivteadur Alan Stern. „Küsimus on selles, kas me leiame 2, 10 või 20? Ma ei paneks oma panuseid nulli. ”
Sel nädalal ajakirjas Nature avaldatud uus uuring aitab meil paremini mõista Pluuto tuntud kuude orbiite, mis omakorda võib pakkuda vihjeid kaksikutähte tiirlevate eksoplaneetide mehaanikale. Kuid töö osutab ka mõningatele vastuoludele, mis viitavad sellele, et nende kuude moodustumine on endiselt varjukülg.
Pluuto ja tema suurim kuu Charon on lukustatud binaarses tantsus, tiirledes üksteise ümber toimuva gravitatsioonilise mõju tõttu ümber ühist massikeskust. Neli muud teadaolevat satelliiti selles süsteemis - Styx, Nix, Kerberos ja Hydra - tiirlevad ka Pluuto enda asemel selle ühise keskpunkti ümber. See tähendab, et nende ringikujulistel orbiitidel on kummalisi võnkeid ja nad käituvad erinevalt teistest Päikesesüsteemi kuudest.
See keeruline orbitaalsuhe koos raskustega kauge süsteemi jälgimisel on teinud raskeks mõista, kuidas Pluuto ja tema perekond moodustusid. Juhtiv teooria on see, et sarnaselt Maa kuule moodustunud hiiglasliku löögiga sündis ka Charon, kui Päikesesüsteemi vägivaldse moodustumise ajal purunes suur objekt Pluutosse ja ülejäänud väikesed kuukivid akredeerusid allesjäänud prahist.
Aprillis tehtud New Horizoni piltidelt on näha, et Pluuto ja Charon tiirlevad ühises massikeskuses. (NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labori / Edela-uuringute instituudi animeeritud gif) "Oleme endiselt hämmingus selle üle, kuidas süsteem välja kujunes, " ütleb uuringu kaasautor, maavälise intelligentsi otsinguinstituudi (SETI) vanemteadur Mark Showalter. „Ma arvan, et kõik usuvad, et mingil kauges minevikus asus suur objekt proto-Pluuto alla ja prahtpilvest moodustatud kuud. Pärast loo seda punkti muutuvad üksikasjad siiski väga visandlikuks. ”
Nüüd näitab Kerberose ja Styxi avastuste põhjal Hubble'i kosmoseteleskoobist kogutud andmete analüüs, et Styx on lukustatud Nixi ja Hydraga orbitaalresonantsi, toetades löögiteooriat. Orbitaalne resonants on see, kui mitmed kehad avaldavad üksteisele regulaarset, perioodilist gravitatsioonilist mõju, nii et nad viivad oma orbiidid ennustatava mustrini. Tuntuim näide on Jupiteri kolme kuu - Io, Europa ja Ganymede - Laplace'i resonants, mille orbitaalresonants on 1: 2: 4. See tähendab, et Io tiirleb Jupiterit neli korda iga Ganymede pöörde kohta, samal ajal kui Europa tiirleb samal ajal kaks korda.
Showalteri matemaatilised mudelid näitavad, et kõigi viie Pluuto-mooni resonantsid võisid pärast Charonit moodustava löögi lukustuda suhtesse 1: 3: 4: 5: 6, mis on väga lähedane Pluuto kuude orbitaalperioodide praegusele suhtele. See teooria selgitab ka Styxi, Nixi ja Hydra järelejäänud resonantsi. Kuid seal on veel keeruline tegur: Pluuto süsteemi teised kehad süstivad kao nende kuude muidu stabiilsesse konfiguratsiooni.
Tundub, et Styx, Nix ja Hydra on enamasti resonantsi lukustatud, kuid Nix ja Hydra on perioodiliselt kaosesse visatud ja põhjuse esitamine on olnud keeruline. Kaootilised orbiidid tekivad siis, kui mittesfäärilise objekti pöörlemistelg kõigub märkimisväärselt, takistades selle langemist sünkroonsele orbiidile. Saturni “käsn” Kuu Hyperion pöörleb näiteks kaootiliselt ja astronoomid usuvad, et selle kõmu liikumise põhjustab Hyperioni orbiidi 3: 4 resonants suurema kuuga Titan. Kuid Showalteri juhitud uued fotomeetria ja dünaamilised mudelid viitavad sellele, et Pluuto ja Charoniga sarnased binaarsüsteemid võivad põhjustada ka mittesfääriliste kuude kaootilise pöörlemise, nii et isegi Nixi ja Hydra kaootiliste orbiitide korral näib mõjustsenaarium siiski usutav.
2012. aasta Hubble'i pilt hõivab Pluutot oma viie teadaoleva kuuga. (NASA, ESA ja M. Showalter (SETI Instituut)) Kerberos viskab aga löögiteooriasse suure mutrivõtme. Hubble'i vaatlusandmete põhjal näivad Nix ja Hydra olevat eredad objektid, sarnaselt Charoniga. Kuid Kerberos tundub palju tumedam. Ligikaudu kolmandiku Nixi ja Hydra massiga peegeldab Kerberos päikesevalgust ainult umbes 5 protsenti. Kui Pluuto väiksemad kuud moodustuksid ühe suurema kokkupõrke koondatud materjalist, siis oleks neil otsene seos suuruse ja heleduse vahel. Heterogeenne satelliidisüsteem, nagu näib olevat Pluuto, on endiselt mõistatus.
"See uurimistöö sarnaneb natuke arheoloogiaga, " ütleb Showalter. "Oleme just mõned muistse keraamika tükid üles kaevandanud, kuid ei tea veel, kuidas need kokku sobivad."
Pluuto süsteemi New Horizons lendorav 14. juulil aitab vastata paljudele loodusajakirjas tõstatatud küsimustele. Uue horisondi instrumendid suudavad kindlaks teha, kas Kerberos on tõepoolest teistest kuudest tumedam, ja nad võtavad Pluto kõigi kuude kuju täpsed mõõtmed. Võib-olla kõige põnevam on see, et lendorav paljastab, kui on olemas muid kuusid või rõngaid, mis mõjutavad Pluuto süsteemi keerulist orbitaalset mehaanikat.
“Igal planeedisüsteemil on oma kujunemislugu, mida rääkida, ” selgitab Showalter. “Nende ajaloo mõistmine aitab meil mõista muud tüüpi astrofüüsikalisi kettaid, sealhulgas galaktikaid ja eksoplaneetilisi süsteeme. On palju teada 'tsirkulaarseid planeete', mis tiirlevad ühe asemel kaks tähte - arvake Luke Skywalker päikeseloojangul Tatooine'il. Ma arvan, et Pluto süsteem näitab meile uusi üksikasju selle kohta, kuidas need palju suuremad dünaamilised süsteemid töötavad. ”
