Nereida - zagadka nietypowego księżyca Neptuna rozwiązana?
Neptun jest jedyną wielką planetą Układu Słonecznego, która nie ma klasycznego układu księżyców. Zamiast kilku dużych satelitów krążących spokojnie w płaszczyźnie równikowej, jak to ma miejsce w przypadku Jowisza, Saturna czy Urana, Neptun jest zdominowany przez jeden duży księżyc, Trytona. Ten plutonopodobny obiekt skupia w sobie aż 99,9 procent całkowitej masy satelitów Neptuna i porusza się ruchem wstecznym, co jest pewnym dowodem jego obcego pochodzenia. Tryton nie powstał wokół Neptuna.
Jednak to nie Tryton jest najbardziej zagadkowym księżycem Neptuna, a Nereida. Jest trzecim co do wielkości i dziewiątym pod względem odległości od planety księżycem planety. Odkryty został przez holenderskiego astronoma Gerarda Kuipera w 1949 roku i przez dekady pozostawał zagadką. Nereida ma wysoce eliptyczną orbitę, jest wyjątkowo blisko planety i nie wykazuje ruchu wstecznego charakterystycznego dla obiektów przechwyconych. Jego orbita jest znacznie mniej nachylona niż innych nieregularnych księżyców Układu Słonecznego. Przez siedemdziesiąt lat astronomowie spierali się o jego pochodzenie, ma bowiem bardzo nietypowe cechy. Teraz, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST) i nowym symulacjom komputerowym, badacze z Caltech udzielili odpowiedzi, która całkowicie zmienia obraz całego układu Neptuna.
W listopadzie 2024 roku doktoranci Matthew Belyakov i M. Ryleigh Davis z Caltechu skierowali Teleskop Webba na Nereidę. Użyli spektrografu bliskiej podczerwieni, który rozszczepia światło na składowe długości fal, pozwalając odczytać skład chemiczny odległych obiektów. To, co zobaczyli, okazało się zaskakujące.
Spektrum Nereidy nie przypominało żadnego z obiektów Pasa Kuipera zbadanych przez JWST. Obiekty tego pasa dzielą się na trzy grupy: bogate w wodę, bogate w CO2 i bogate w metanol. Nereida nie pasuje do żadnej z nich. Księżyc Neptuna ma m.in. niepowtarzalny ciemny składnik powierzchniowy, który nie odpowiada żadnemu ze znanych materiałów spotykanych na obiektach Pasa Kuipera. Porównanie z Febe – satelitą Saturna uważanym za przechwycony obiekt z Pasa Kuipera – również wykazało zasadnicze różnice. Skład chemiczny Nereidy bardziej przypomina lodowe księżyce Urana niż jakikolwiek przechwycony obiekt z zewnętrznych rejonów Układu.
Wyniki obserwacji skłoniły Belyakova do sięgnięcia po inne narzędzie – symulacje N–ciał z użyciem specjalistycznego. Założył, że Nereida pierwotnie powstała jako regularny satelita Neptuna, krążący blisko planety na niemal kołowej orbicie. Co się stało potem?
Kluczem okazał się Tryton. Kiedy ten masywny obiekt – prawdopodobnie początkowo był to układ podwójny podobny do układu Pluton-Charon – przybył w pobliże Neptuna, siły grawitacyjne rozerwały układ i uwięziły Trytona na silnie eliptycznej, wstecznej orbicie. Przez kolejne tysiąclecia Tryton stopniowo krążył po spirali zbliżając się do Neptuna, rozbijając po drodze jego pierwotne księżyce. Symulacje pokazują, że w tym chaotycznym procesie jeden lub więcej regularnych satelitów mógł zostać wyrzucony na eliptyczne orbity zewnętrzne – właśnie takie, jaką dziś obserwujemy u Nereidy. W 20 procentach przeprowadzonych symulacji Tryton stabilizował się na ostatecznej orbicie, a przynajmniej jeden satelita lądował na orbicie przypominającej tę Nereidy.
Wniosek z badań jest zaskakujący. Nereida to najprawdopodobniej jedyny nienaruszony, pierwotny księżyc Neptuna – ostatni świadek dawnego, regularnego układu satelitarnego, który został zniszczony przez Trytona. Wewnętrzne księżyce, takie jak Proteusz, są prawdopodobnie fragmentami tych zniszczonych satelitów, które ponownie zlepiły się po przejściu Trytona.
Zrozumienie tego, co wydarzyło się w układzie Neptuna, jest jednym ze sposobów na wyjaśnienie historii wczesnego Układu Słonecznego, a Nereida jest ważna dla określenia kluczowych wydarzeń, takich jak przechwycenie Trytona – mówi Belyakov.
Po szczegóły zapraszamy na łamy Science Advances.
Komentarze (0)