Studien av solsystemets många månar har avslöjat en mängd information under de senaste decennierna. Dessa inkluderar månarna från Jupiter - av vilka 69 har identifierats och namngivits - Saturnus (som har 62) och Uranus (27). I alla tre fallen har satelliterna som kretsar kring dessa gasjättar prograd, låg-lutningsbanor. Inom det Neptuniska systemet konstaterade dock astronomer att situationen var ganska annorlunda.
Jämfört med de andra gasjättarna har Neptune mycket färre satelliter, och huvuddelen av systemets massa är koncentrerad till en enda satellit som tros ha fångats (dvs. Triton). Enligt en ny studie från ett team från Weizmann Institute of Science i Israel och Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, kan Neptune en gång ha haft ett mer massivt satellitsystem, vilket Tritons ankomst kan ha stört.
Studien, med titeln "Triton's Evolution with a Primordial Neptunian Satellite System", dykte nyligen in The Astrophysical Journal. Forskningsteamet bestod av Raluca Rufu, en astrofysiker och geofysiker från Weizmann Institute, och Robin M. Canup - biträdande vice VD för SwRI. Tillsammans övervägde de modeller av ett primordialt Neptunian-system, och hur det kan ha förändrats tack vare ankomsten av Triton.
Under många år har astronomer varit av den uppfattningen att Triton en gång var en dvärgplanet som kastades ut från Kuiper Belt och fångades av Neptuns gravitation. Detta är baserat på dess retrogradiga och starkt lutande bana (156.885 ° till Neptuns ekvator), vilket strider mot nuvarande modeller av hur gasjättar och deras satelliter bildas. Dessa modeller föreslår att när jätteplaneter ansluter gas, bildas deras månar från en omgivande skräpskiva.
I överensstämmelse med de andra gasjättarna skulle den största av dessa satelliter ha prograda, regelbundna banor som inte är särskilt lutande relativt deras planets ekvator (vanligtvis mindre än 1 °). I detta avseende tros Triton en gång ha varit en del av en binär som består av två Trans-Neptunian Objects (TNO). När de svängde förbi Neptunus skulle Triton ha fångats av dess allvar och gradvis falla in i sin nuvarande bana.
Som Dr. Rufu och Dr. Canup konstaterade i sin studie, skulle ankomsten av denna enorma satellit antagligen ha orsakat mycket störningar i det Neptuniska systemet och påverkat dess utveckling. Detta bestod av dem som utforskade hur interaktioner - som spridning eller kollisioner - mellan Triton och Neptuns tidigare satelliter skulle ha ändrat Tritons bana och massa, såväl som systemet i stort. Som de förklarar:
”Vi utvärderar om kollisionerna mellan de ursprungliga satelliterna är tillräckligt störande för att skapa en skräpskiva som skulle påskynda Tritons cirkularisering, eller om Triton först skulle få störande effekter. Vi försöker hitta massan i det ursprungliga satellitsystemet som skulle ge den nuvarande arkitekturen för det Neptuniska systemet. ”
För att testa hur det Neptuniska systemet kunde ha utvecklats betraktade de olika typer av primitiella satellitsystem. Detta inkluderade ett som stämde överens med Uranus nuvarande system, bestående av progradsatelliter med en liknande massration som Uranus största månar - Ariel, Umbriel, Titania och Oberon - samt en som var mer eller mindre massiv. De genomförde sedan simuleringar för att avgöra hur Tritons ankomst skulle ha förändrat dessa system.
Dessa simuleringar var baserade på lagar om skalningsskalning som övervägde hur icke-hit-and-run påverkan mellan Triton och andra organ skulle ha lett till en omfördelning av materien i systemet. Vad de fann, efter 200 simuleringar, var att ett system som hade ett massförhållande som liknade det nuvarande uraniska systemet (eller mindre) skulle ha troligtvis producerat det nuvarande Neptuniska systemet. Som de säger:
"Vi finner att ett tidigare satellitsystem med ett massförhållande som liknar det uraniska systemet eller mindre har en väsentlig sannolikhet för att reproducera det nuvarande Neptunian-systemet, medan ett mer massivt system har låg sannolikhet för att leda till den aktuella konfigurationen."
De fann också att interaktionen mellan Triton och ett tidigare satellitsystem också erbjuder en potentiell förklaring till hur dess initiala bana kunde ha minskat tillräckligt snabbt för att bevara banorna i små oregelbundna satelliter. Dessa Nereid-liknande kroppar skulle annars ha kastats ut från sina banor eftersom tidvattenkrafter mellan Neptun och Triton fick Triton att anta sin nuvarande bana.
I slutändan erbjuder denna studie inte bara en möjlig förklaring till varför Neptunes satellitsystem skiljer sig från andra gasgiganter; det indikerar också att Neptuns närhet till Kuiper Belt är det som är ansvarig. På en gång kan Neptunus ha haft ett system med månar som liknade Jupiter, Saturnus och Uranus. Men eftersom det är väl beläget att plocka upp dvärgplanetstorlekar som förkastades från Kuiper Belt, förändrades detta.
Med tanke på framtiden indikerar Rufu och Canup att ytterligare studier behövs för att belysa Tritons tidiga utveckling som en neptunisk satellit. I huvudsak finns det fortfarande obesvarade frågor om effekterna av systemet med befintliga satelliter på Triton, och hur stabila dess oregelbundna progradsatelliter var.
Dessa fynd presenterades också av Dr, Rufu och Dr. Canup under den 48: e Lunar and Planetary Science Conference, som ägde rum i The Woodlands, Texas, i mars.
