Космический танец спутников Нептуна

Согласно недавно опубликованным исследованиям, два самых внутренних спутника Нептуна, двигаются по беспрецедентным орбитам.

Эксперты по орбитальной динамике называют движение «танцем избегания» в исполнении крошечных лун Наяда и Таласса. Эти два спутника являются настоящими партнерами, и они двигаются друг от друга всего на расстоянии около 1850 км.

Но они никогда не подходят слишком близко друг к другу; орбита Наяды наклонена и идеально рассчитана. Каждый раз, когда она проходит медленную Талассу, расстояние между ними составляет около 3540 километров.

В этом вечном танце Наяда вращается вокруг ледяного гиганта каждые семь часов, в то время как Таласса, на более внешней орбите, каждые семь с половиной часов.

Наблюдатель, сидящий на Талассе, увидит Наяду на орбите, которая двигается удивительно зигзагообразно, проходя дважды сверху и затем дважды снизу.

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

«Мы называем этот повторяющийся паттерн резонансом», — сказала Марина Брозович, эксперт по динамике солнечной системы Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, и ведущий автор новой статьи, которая была опубликована в издании Icarus.

«Существует много разных типов «танцев», которым 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 собственных спутников.

Некоторые из этих лун образовались рядом с их планетами и никогда никуда не уходили; другие были позже захвачены, а затем заперты на орбитах, определенными их планетами. Некоторые спутники находятся на орбитах в противоположном направлении вращения; другие обмениваются орбитами друг с другом, чтобы избежать столкновения.

Нептун имеет 14 подтвержденных естественных спутников. Несо, самый дальний из них, вращается по эллиптической петле, которая уносит его почти на 74 миллиона километров от планеты, и на ее завершение требуется 27 лет.

Наяда и Таласса маленькие спутники, 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 почти вместе, но тем не менее отдельно друг от друга? Считается, что первоначальная спутниковая система была разрушена, когда Нептун захватил свою гигантскую луну, Тритон, и что эти внутренние спутники и кольца образовались из остатков космического мусора.

«Мы подозреваем, что Наяда оказалась на наклонной орбите в результате более раннего взаимодействия с одним из других внутренних спутников Нептуна», — сказала Марина Брозович. «Только позже, после того, как был установлен ее орбитальный наклон, Наяда смогла прийти в этот необычный резонанс с Талассой».

Ученые обнаружили этот необычный орбитальный танец, используя анализ наблюдений, сделанных космическим телескопом Хаббла. Работа также дает первый намек о составе внутренних спутников Нептуна. Исследователи использовали наблюдения, чтобы вычислить их массу и, следовательно, их плотность, которая оказалась близка к плотности водяного льда.

Marina Brozović et al. Orbits and resonances of the regular moons of Neptune, Icarus (2019). DOI: 10.1016/j.icarus.2019.113462 , https://arxiv.org/abs/1910.13612