Aurinkokunnan monien kuukausien tutkimus on paljastanut runsaasti tietoa viime vuosikymmeninä. Näihin kuuluvat Jupiterin kuut - joista 69 on tunnistettu ja nimetty - Saturnus (jolla on 62) ja Uranus (27). Kaikissa kolmessa tapauksessa näitä kaasujättiä kiertäviä satelliitteja on ohjelmoitu, matala kaltevuus kiertoradalla. Tähtitieteilijät totesivat Neptunian järjestelmässä, että tilanne oli aivan erilainen.
Verrattuna muihin kaasu jättiläisiin, Neptunuksella on paljon vähemmän satelliitteja, ja suurin osa järjestelmän massasta on keskittynyt yhteen satelliittiin, jonka uskotaan olevan siepattu (ts. Triton). Israelin Weizmann-tiedeinstituutin ja Boulderissa, Coloradossa sijaitsevan Southwest Research Institute (SwRI) -ryhmän tekemän uuden tutkimuksen mukaan Neptunuksella voi olla kerran ollut massiivisempi satelliittijärjestelmä, jonka Tritonin saapuminen on saattanut häiritä.
Tutkimus, jonka otsikko on “Tritonin evoluutio ensisijaisella Neptunian satelliittijärjestelmällä”, ilmestyi äskettäin The Astrophysical Journal. Tutkimusryhmä koostui Weizmann-instituutin astrofysiikasta ja geofysiikasta Raluca Rufusta ja SwRI: n apulaisjohtajaksi Robin M. Canupista. Yhdessä he pohtivat alkuperäisen Neptunian järjestelmän malleja ja kuinka se on saattanut muuttua Tritonin saapumisen ansiosta.
Tähtitieteilijät ovat monien vuosien ajan olleet sitä mieltä, että Triton oli kerran kääpiöplanetti, joka potkuttiin ulos Kuiperin hihnasta ja vangittiin Neptunuksen painovoiman avulla. Tämä perustuu sen taaksepäin suuntautuvalle ja erittäin kaltevalle kiertoradalle (156,885 ° Neptunuksen päiväntasaajaan nähden), joka on ristiriidassa nykyisten mallien kanssa siitä, kuinka kaasujättiläiset ja niiden satelliitit muodostuvat. Nämä mallit viittaavat siihen, että kun jättiläiset planeetat kasvattavat kaasua, heidän kuunensa muodostuvat ympäröivästä roskikiekosta.
Yhdenmukaisesti muiden kaasu jättiläisten kanssa, suurimmalla näistä satelliiteista olisi ohjelmoitu, säännöllinen kiertorata, joka ei ole erityisen taipuvainen suhteessa planeetan päiväntasaajaan (tyypillisesti alle 1 °). Tässä suhteessa Tritonin uskotaan kerran olleen osa binaaria, joka koostuu kahdesta Trans-Neptunian esineestä (TNO). Kun he heilahtivat Neptunuksen ohi, Triton olisi pitänyt sen painovoiman kiinni ja asteittain pudonnut nykyiselle kiertoradallaan.
Kuten tohtori Rufu ja Dr. Canup toteavat tutkimuksessaan, tämän massiivisen satelliitin saapuminen olisi todennäköisesti aiheuttanut paljon häiriöitä Neptunian järjestelmässä ja vaikuttanut sen kehitykseen. Tämä koostui heistä tutkimalla, miten vuorovaikutukset - kuten sironta tai törmäykset - Tritonin ja Neptunuksen aikaisempien satelliittien välillä olisivat muokanneet Tritonin kiertorataa ja massaa, samoin kuin koko järjestelmää. Kuten he selittävät:
”Arvioimme, ovatko törmäykset ensisijaisten satelliittien keskuudessa riittävän häiritseviä, jotta voidaan luoda roskalevy, joka nopeuttaisi Tritonin kiertämistä, vai kokeisiko Triton ensin häiritsevän iskun. Pyrimme löytämään alkuperäisen satelliittijärjestelmän massan, joka tuottaisi Neptunian järjestelmän nykyisen arkkitehtuurin. "
Testaamaan kuinka Neptunian järjestelmä olisi voinut kehittyä, he tarkastelivat erityyppisiä ensisijaisia satelliittijärjestelmiä. Tähän sisältyy sellainen, joka oli sopusoinnussa Uranuksen nykyisen järjestelmän kanssa, ja se koostui ohjelmasatelliiteista, joilla oli samanlainen massaannos kuin Uranuksen suurimmissa kuissa - Ariel, Umbriel, Titania ja Oberon - sekä yhden, joka oli joko enemmän tai vähemmän massiivinen. Sitten he suorittivat simulaatioita selvittääkseen kuinka Tritonin saapuminen olisi muuttanut näitä järjestelmiä.
Nämä simulaatiot perustuivat häiriön skaalauslakiin, jossa pohdittiin, kuinka osumaton osuma Tritonin ja muiden elinten välillä olisi johtanut aineen uudelleenjakautumiseen järjestelmässä. He löysivät 200 simulaation jälkeen, että järjestelmä, jonka massasuhde oli samanlainen kuin nykyinen Uranian järjestelmä (tai pienempi), olisi todennäköisesti tuottanut nykyisen Neptunian järjestelmän. Kuten he sanovat:
"Me havaitsemme, että aikaisemmalla satelliittijärjestelmällä, jonka massasuhde on samanlainen kuin Uranian järjestelmä tai pienempi, on huomattava todennäköisyys toistaa nykyinen Neptunian järjestelmä, kun taas massiivisemmalla järjestelmällä on pieni todennäköisyys johtaa nykyiseen kokoonpanoon."
He havaitsivat myös, että Tritonin vuorovaikutus aikaisemman satelliittijärjestelmän kanssa tarjoaa myös potentiaalisen selityksen, kuinka sen alkuperäinen kiertorata olisi voinut vähentyä riittävän nopeasti säilyttämään pienten epäsäännöllisten satelliittien kiertoradat. Nämä Nereidin kaltaiset ruumiit olisi muuten potkutettu kiertoradaltaan, koska Neptunuksen ja Tritonin väliset vuorovesivoimat saivat Tritonin olemaan nykyisen kiertoradallaan.
Viime kädessä tämä tutkimus ei tarjoa vain mahdollista selitystä siihen, miksi Neptunuksen satelliittijärjestelmä eroaa muiden kaasujättiläisten järjestelmistä; se osoittaa myös, että Neptunuksen läheisyys Kuiperin hihnaa on vastuussa. Kerran Neptunuksella oli saattanut olla kuukausijärjestelmä, joka oli hyvin samanlainen kuin Jupiter, Saturnus ja Uranus. Mutta koska on hyvä sijainti poimia kääpiömaapallon kokoisia esineitä, jotka potkettiin pois Kuiperin vyöstä, tämä muuttui.
Tulevaisuuteen nähden Rufu ja Canup osoittavat, että tarvitaan lisätutkimuksia Tritonin varhaisen evoluution valostamiseksi Neptunian satelliitiksi. Pohjimmiltaan on vielä vastaamattomia kysymyksiä siitä, miten olemassa olevien satelliittien järjestelmä vaikutti Tritoniin, ja kuinka vakaat sen epäsäännölliset ohjelmasatelliitit olivat.
Tohtorit, Rufu ja Dr. Canup esittelivät nämä löydökset myös 48. kuukausi- ja planeettatieteellisessä konferenssissa, joka pidettiin Woodlandsissa, Texasissa, viime maaliskuussa.
