НАСА изучает танцующие спутники Нептуна

Согласно недавно опубликованным исследованиям, даже по самым диким стандартам внешней солнечной системы странные орбиты, которые имеют две самые внутренние луны Нептуна, беспрецедентны.

Эксперты по орбитальной динамике называют это «танцем избегания» в исполнении крошечных лун Наяда (Naiad) и Таласса (Thalassa). Эти два партнера являются настоящими партнерами. Они движутся на расстоянии всего около 1850 километров друг от друга. Но они никогда не подлетают так близко друг к другу - орбита Наяда наклонена и идеально рассчитана. Каждый раз, когда она проходит медленную Талассу, расстояние между ними составляет около 3540 километров.

В этой вечной хореографии «Наяда» вращается вокруг ледяного гиганта каждые семь часов, в то время как Таласса, на внешней орбите, тратит семь с половиной часов. Наблюдатель, сидящий на Талассе, увидит Наяду на орбите, которая дико зигзагообразно меняется, проходя дважды сверху и затем дважды снизу.

По словам исследователей, хотя танец может показаться странным, он сохраняет стабильность орбит.

«Мы называем этот повторяющийся паттерн резонансом», - сказала Марина Брозови, эксперт по динамике солнечной системы Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, и ведущий автор новой статьи, которая была опубликована 13 ноября в Icarus. «Существует много разных типов «танцев», за которыми могут следовать планеты, луны и астероиды, но такого мы еще никогда не видели».

Вдали от притяжения Солнца планеты-гиганты внешней солнечной системы являются доминирующими источниками гравитации, и в совокупности они могут похвастаться десятками и десятками лун. Некоторые из этих лун образовались рядом с их планетами и никогда никуда не уходили; другие были позже захвачены, а затем заперты на орбитах, продиктованных их планетами. Некоторые орбиты лун находят в противоположном направлении к вращению самой планеты; другие луны обмениваются орбитами друг с другом, чтобы избежать столкновения.

Нептун имеет 14 подтвержденных лун. Neso, самый дальний из них, вращается по дикой эллиптической петле, которая уносит его почти на 74 миллиона километров от планеты, и на ее завершение уходит 27 лет.

Наяда и Таласса маленькие и имеют форму конфеты ТикТак, их длина составляет всего около 100 километров. Они являются двумя из семи внутренних лун Нептуна, частью плотно упакованной системы, которая переплетена слабыми кольцами.

Так как же они оказались вместе и далеко друг от друга? Считается, что оригинальная общая спутниковая система была нарушена, когда Нептун захватил свою гигантскую луну Тритон, и что эти внутренние луны и кольца образовались из остатков мусора.

«Мы подозреваем, что Наяда была выведена на свою наклонную орбиту в результате более раннего взаимодействия с одним из других внутренних спутников Нептуна», сказала Брозови. «Только позже, после того, как был установлен ее орбитальный наклон, «Наяда» смогла прийти в этот необычный резонанс с Талассой».

Брозови и ее коллеги обнаружили необычный орбитальный паттерн, используя анализ наблюдений космического телескопа Хаббл НАСА. Работа также дает первый намек о составе внутренних спутников Нептуна. Исследователи использовали наблюдения, чтобы вычислить их массу и, следовательно, их плотность - которые были близки к плотности водяного льда.

«Мы всегда рады найти эти взаимозависимости между лунами», - сказал Марк Шоуолтер, планетарный астроном из Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния, и соавтор новой статьи. «Наяда и Таласса, вероятно, были заперты в этой конфигурации очень долгое время, потому что это делает их орбиты более стабильными. Они поддерживают мир, никогда не подходя слишком близко».