Planeta pitică Pluto și sistemul său de cinci luni sunt la fel de misterioase ca lumea interlopă a antichității care le-a inspirat numele. În medie, la aproximativ 3, 7 miliarde de mile de Pământ, Pluto este singura dintre cele nouă planete originale care a fost încă observată la distanță apropiată - deși acest lucru se va schimba atunci când sonda New Horizons va efectua un flyby la mijlocul lunii iulie. De asemenea, are un număr neconfirmat de lună, care se adaugă complicațiilor de calcul al traiectoriei orbitale.
Continut Asemanator
- Sonda Pluto găsește surprize înaintea întâlnirii sale apropiate
- Concursul de deturnări William Shatner pentru a numi Luna lui Pluton
„Dacă ai sondat echipa mea de știință, sunt sigur că majoritatea ar fi surprinsă să nu găsească mai multe luni”, spune Alan Stern, investigatorul principal pentru misiunea New Horizons. „Întrebarea este să găsim 2, 10 sau 20? Nu aș pune pariurile pe zero ”.
Un nou studiu publicat în această săptămână ne ajută să înțelegem mai bine orbitele lunilor cunoscute ale lui Pluto, care la rândul lor pot oferi indicii despre mecanica exoplanetelor care orbitează stele gemene. Dar lucrarea indică, de asemenea, unele inconsistențe care sugerează formarea acestor luni este încă un conundru.
Pluton și cea mai mare lună a sa, Charon, sunt blocați într-un dans binar, orbitând un centru comun de masă datorită influenței lor gravitaționale unul asupra celuilalt. Ceilalți patru sateliți cunoscuți din acest sistem - Styx, Nix, Kerberos și Hydra - orbitează de asemenea centrul comun, mai degrabă decât Pluto însuși. Aceasta înseamnă că au vobile ciudate pe orbitele lor aproape circulare și că se comportă diferit față de alte luni din sistemul solar.
Această relație orbitală complexă, cuplată cu dificultatea de a observa sistemul îndepărtat, a îngreunat să-și dea seama cum s-au format Pluton și familia sa. Teoria conducătoare este că, la fel ca impactul uriaș care a format luna Pământului, Charon s-a născut atunci când un obiect mare s-a prăbușit în Pluton în timpul formării violente a sistemului solar, iar celelalte luni mici au acumulat din resturile rămase.
Imaginile de la New Horizons realizate în aprilie arată Pluton și Charon orbitând pe un centru comun de masă. (Gif animat de NASA / Johns Hopkins University Laboratory Physics Applied / Southwest Research Institute) „Suntem încă încurcați de modul în care s-a format sistemul”, spune co-autorul studiului Mark Showalter, un om de știință principal de cercetare la Institutul de căutare a informațiilor extraterestre (SETI). „Cred că toată lumea crede că, la un moment dat în trecutul îndepărtat, un obiect mare s-a bazat pe„ proto-Pluto ”și lunile formate din norul de moloz. Cu toate acestea, după acel punct din poveste, detaliile devin foarte schițate. "
Acum, analiza datelor colectate de la Telescopul Spațial Hubble în urma descoperirilor lui Kerberos și Styx sugerează că Styx este blocat într-o rezonanță orbitală cu Nix și Hydra, susținând teoria impactului. Rezonanța orbitală este atunci când mai multe corpuri exercită o influență gravitațională periodică, regulată, reciproc, astfel încât își completează orbitele într-un model previzibil. Cel mai cunoscut exemplu este rezonanța Laplace a celor trei luni ale lui Jupiter, Io, Europa și Ganymede, care au o rezonanță orbitală de 1: 2: 4. Acest lucru înseamnă că Io orbitează Jupiter de patru ori pentru fiecare rotație a lui Ganymede, în timp ce Europa orbitează de două ori în același timp.
Modelele matematice ale lui Showalter arată că rezonanțele celor cinci luni Pluto ar fi putut fi blocate într-o relație 1: 3: 4: 5: 6 după impactul formator de Charon, foarte aproape de raportul actual al perioadelor orbitale pentru lunile lui Pluton. Această teorie explică, de asemenea, rezonanța rămasă a Styx, Nix și Hydra. Există însă un factor complicant: Celelalte corpuri din sistemul Pluto injectează haos în configurația altfel stabilă a acestor luni.
Styx, Nix și Hydra par a fi blocate în rezonanță de cele mai multe ori, dar Nix și Hydra sunt aruncate periodic în haos, și a fost dificil de identificat cauza. Orbitele haotice apar atunci când axa de rotație a unui obiect nesferic se învârte semnificativ, împiedicându-l să cadă pe o orbită sincronă. Luna „buretele” lui Saturn Hyperion se rotește haotic, de exemplu, iar astronomii consideră că mișcarea sa vagabundă este cauzată de rezonanța orbitală 3: 4 a lui Hyperion cu Titanul lunii mai mari. Însă noile fotometrii și modelele dinamice conduse de Showalter sugerează că un sistem binar precum Pluto și Charon poate determina, de asemenea, rotirea haotică a lunilor nesferice, astfel încât chiar și cu orbitele haotice ale Nix și Hydra, scenariul de impact pare încă plauzibil.
O imagine Hubble din 2012 îl surprinde pe Pluto cu cele cinci luni cunoscute ale sale. (NASA, ESA și M. Showalter (Institutul SETI)) Kerberos, însă, aruncă o cheie majoră în teoria impactului. Pe baza datelor observaționale de la Hubble, Nix și Hydra par a fi obiecte luminoase, similare cu Charon. Dar Kerberos pare mult mai întunecat. Cu o masă care este aproximativ o treime din cea a Nix și Hydra, Kerberos reflectă doar aproximativ 5% la fel de mult în lumina soarelui. Dacă lunile mai mici ale lui Pluto s-ar forma din materialul agregat al unei singure coliziuni majore, atunci acestea ar avea o relație directă între mărime și luminozitate. Un sistem satelit eterogen, cum este cel al lui Pluto, rămâne o enigmă.
„Această cercetare este cam ca arheologia”, spune Showalter. „Tocmai am descoperit câteva bucăți de ceramică antică, dar nu știm încă cum se potrivesc.”
Fluturarea New Horizons a sistemului Pluto din 14 iulie va ajuta la răspunsul la multe dintre întrebările ridicate în lucrarea Natură . Instrumentele de pe New Horizons vor putea determina dacă Kerberos este cu adevărat mai întunecat decât celelalte lună și vor lua măsurători precise ale formelor din toate lunile lui Pluton. Poate cel mai interesant, flyby-ul va dezvălui dacă există alte luni sau inele care influențează mecanica orbitală complexă a sistemului Pluto.
„Fiecare sistem planetar are o poveste de formare de spus”, explică Showalter. „Înțelegerea istoriilor lor ne ajută să înțelegem alte tipuri de discuri astrofizice, inclusiv galaxii și sisteme exoplanetare. Există multe „planete circumbinare” cunoscute care orbitează două stele în loc de una - credeți că Luke Skywalker la apusul de pe Tatooine. Cred că sistemul Pluto ne arată noi detalii despre modul în care funcționează aceste sisteme dinamice mult mai mari. "
