Gasjätten Jupiter, som namngavs till hedern av gudarnas kung i det romerska panteonet, har alltid levt upp till dess namn. Förutom att den är den största planeten i solsystemet - med två och en halv gånger massan av alla andra planeter i kombination - har den också ett otroligt kraftfullt magnetfält och de mest intensiva stormarna av någon planet i solsystemet.
Dessutom är det hem till några av de största månarna i solsystemet (känd som de galileiska månarna) och har mer kända månar än någon annan planet. Och tack vare en nyligen genomförd undersökning ledd av Scott S. Sheppard från Carnegie Institution of Science har tolv fler månar upptäckts. Detta ger det totala antalet kända månar runt Jupiter till 79 och kan ge ny insikt i solsystemets historia.
Laget leddes av Scott S. Sheppard och inkluderade Dave Tholen (University of Hawaii) och Chad Trujillo (Northern Arizona University). Det var samma team som först antydde förekomsten av en massiv planet i de yttre delarna av solsystemet (Planet 9 eller Planet X) 2014, baserat på det ovanliga beteendet hos vissa populationer av extrema transneptuniska objekt (eTNOs).
Märkligt nog var det när Sheppard och hans kollegor jagade efter denna svårfångade planet att de upptäckte den första av dessa nya månar 2017. Som Sheppard förklarade i ett nyligen pressmeddelande från Carnegie:
”Jupiter befann sig precis på himlen nära sökfältet där vi letade efter extremt avlägsna solsystemobjekt, så vi kunde serendipitöst leta efter nya månar runt Jupiter och samtidigt letade efter planeter i våra solkanter Systemet."
De första upptäckterna gjordes med hjälp av Blanco 4-meter teleskop vid Cerro Tololo interamerikanska observatorium (CTIO) i Chile. De bekräftades sedan med hjälp av Dark Energy Camera (DECam), som lades till Blanco-teleskopet som tidigare i Dark Energy Survey. Ytterligare data tillhandahölls av Carnegie Observatories 6,5-meters Magellan Telescopes.
Banorna för de nyupptäckta månarna beräknades sedan av Gareth Williams från International Astronomical Union's Minor Planet Center (MPC), baserat på teamets observationer. "Det krävs flera observationer för att bekräfta att ett objekt faktiskt går runt Jupiter," sade han. "Så hela processen tog ett år."
Som du kan se från bilden ovan är två av de nyupptäckta månarna (indikerade i blått) en del av den inre gruppen som har progradbanor (dvs de går i samma riktning som planetens rotation). De fullbordar en enda bana på lite mindre än ett år och har liknande banavstånd och lutningsvinklar. Detta är en möjlig indikation på att dessa månar är fragment av en större måne som har gått sönder, möjligen på grund av en kollision.
Nio av de nya månarna (indikerade med rött) är en del av den avlägsna yttergruppen som har retrogradbanor, vilket innebär att de går i motsatt riktning mot Jupiters rotation. Dessa månar tar ungefär två år för att slutföra en enda bana av Jupiter och grupperas i tre omloppsgrupper som har liknande avstånd och lutning. Som sådan tros de också vara rester av tre större månar som bröt isär på grund av tidigare kollisioner.
Teamet observerade en annan måne som inte passar in i någon av grupperna och är till skillnad från någon känd måne som kretsar kring Jupiter. Denna "oddballmåne" är mer avlägsen och mer benägen än de förflyttade månarna och tar ungefär ett och ett halvt år att kretsa runt Jupiter, vilket betyder att dess bana korsar de yttre retrograda månarna. På grund av detta är det mycket mer benägna att kollidera mot de retrograda månarna, som kretsar i motsatt riktning.
Omloppet för denna udda måne bekräftades också av Bob Jacobson och Marina Brozovic vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory 2017. Detta motiverades delvis för att säkerställa att månen inte skulle gå förlorad innan den anlände till den förutsagda platsen i sin bana under återhämtningen observationer gjorda 2018. Som Sheppard förklarade,
”Vår andra upptäckt är en riktig udda boll och har en bana som ingen annan känd jovisk måne. Det är också troligt att Jupiters minsta kända måne är mindre än en kilometer i diameter ... Detta är en instabil situation. Kollisioner mot varandra skulle snabbt bryta isär och slipa föremålen ner till damm. ”
Även här tror laget att denna måne kan vara resterna av en en gång större måne; i det här fallet, en som hade en prograd bana som bildade några av de retrograda månarna genom tidigare kollisioner. Den oddbollmånen har redan ett föreslagit namn för det - Valetudo, efter Jupiters barnbarn, gudinnan för hälsa och hygien i den romerska panteon.
Förutom att lägga till Jupiters övergripande månantal, kunde studien av vad som formade dessa månens orbitalhistorik lära forskare mycket om solsystemets tidigaste period. Till exempel, det faktum att de minsta månarna i Jupiters olika omloppsgrupper (prograd, retrograd) fortfarande är överflödiga tyder på att kollisionerna som skapade dem inträffade efter planetbildningens era.
Enligt den nebulära hypotesen om bildning av solsystemet, var solen fortfarande omgiven av en roterande protoplanetärisk skiva vid denna tidpunkt - dvs gasen och dammet från vilket planeterna bildades. På grund av deras storlekar - 1 till 3 km - skulle dessa månar ha blivit mer påverkade av omgivande gas och damm, vilket skulle ha placerat ett drag på deras banor och fått dem att falla inåt mot Jupiter.
Det faktum att dessa månar fortfarande existerar visar att de troligen bildades efter att gasen och dammet har sönderfallit. I detta avseende är dessa månar ungefär som tidskapslar eller geologiska poster, som bevarar bitar av Jupiters (och solsystemets) historia om bildning och evolution.
Denna forskning finansierades delvis av ett bidrag från NASA Planetary Astronomy och möjliggjordes tack vare hjälp från flera observatorier. Dessa inkluderade Discovery Channel-teleskopet på 4 meter vid Lowell Observatory Arizona, 8-meters Subaru-teleskopet och University of Hawaiis 2,2 meter-teleskop och 8-meter Gemini-teleskopet på Hawaii.
