Система Плутона состоит из четырех крошечных спутников — Никты, Гидры, Кербера и Стикса, которые вращаются по орбите вокруг двойной планеты в составе Плутона и его самого большого спутника Харона. Харон, имея в диаметре 1 207 километров, почти в два раза шире, чем сама карликовая планета.
Такое бинарное планетарное устройство повлияло на орбиты четырех маленьких лун, сделав их движение весьма хаотичным. Новое исследование показало, что раньше ученые не понимали этого в полной мере.
«Жить на спутнике, который обращается вокруг двойной планеты, было бы очень странно», — рассказал порталу Space. com Марк Шоуолтер (Mark Showalter) из Института поиска внеземных цивилизаций SETI в калифорнийском Маунтин-Вью, ставший главным автором проведенного исследования.
Яркость и размер
Шоуолтер и его коллега Дуглас Хэмилтон (Douglas Hamilton) из Мэрилендского университета проанализировали снимки системы Плутона, сделанные с помощью телескопа «Хаббл» в период с 2005 по 2012 годы. (За это время обсерватория открыла все четыре известные луны карликовой планеты. Шоуолтер возглавлял группы ученых, которые обнаружили Кербер и Стикс.)
Шоуолтер и Хэмилтон, воспользовавшись этими снимками, которые уловили изменения в яркости лун в разное время, а также компьютерными моделями, дали беспрецедентно подробное описание четырех маленьких спутников и их орбит.
Так, ученые представили новые оценки по яркости и размеру лун Плутона. Они обнаружили, что Никта и Гидра по яркости — такие же, как Харон, который отражает примерно 40 процентов попадающего на него света.
«До проведения нового исследования мы не знали истинных размеров Никты и Гидры, потому что не имели представления об их яркости, — сказал Шоуолтер. — А теперь, исходя из нашего анализа, мы довольно точно знаем их размеры и степень яркости. Поэтому многие сомнения относительно свойств Никты и Гидры сейчас отпали».
Плутон
Снимки с «Хаббла» указывают на то, что Гидра составляет в ширину 45,4 километра, а диаметр Никты равен примерно 39,6 километра. Ширина Кербера и Стикса равна приблизительно 24,8 и 6,8 километра. (Дать характеристику двум последним лунам сложнее, потому что они не такие яркие, как Никта и Гидра.)
При оценке диаметра ученые исходили из того, что у этих лун сферическая форма, хотя на самом деле, это скорее всего не так. По словам исследователей, большая часть, если не все четыре крошечные планеты, имеют форму эллипсоида.
Анализ этого научного дуэта также указывает на то, что Кербер — намного темнее других спутников Плутона и имеет коэффициент отражения всего четыре процента. Если Никта и Гидра по степени отражения поверхности это «грязные снежки», говорит Шоуолтер, то Кербер больше похож на «брикет древесного угля».
Он добавил: «Этот результат застал нас врасплох, потому что все и всегда полагали, что эти луны очень похожи друг на друга. Казалось, что они сформировались в одно время, что у них одинаковый состав».
По мнению астрономов, маленькие спутники Плутона образовались из обломков от произошедшего очень давно гигантского столкновения космического объекта, ставшего Плутоном, и того, что стало Хароном. Возможно, прото-Харон был очень темным космическим телом, а Кербер является довольно чистым его куском, говорит Шоуолтер, подчеркивая, что эта идея является просто предположением.
Резонанс и хаос
Шоуолтер и Хэмилтон также определили, что Стикс, Никта и Гидра связаны «резонансом». Это некая гравитационная точка, в которой орбиты разных небесных тел кратны двум целым числам. По словам исследователей, похожий резонанс трех небесных тел существует у лун Юпитера Ио, Европы и Ганимеда.
«Резонансная связь между Никтой, Стиксом и Гидрой делает их орбиты более постоянными и предсказуемыми, что не дает им врезаться друг в друга, — отметил Хэмилтон. — Это одна из причин, по которой крохотный Плутон может иметь так много спутников».
Но в системе Плутона также немало хаоса, который создают сложные и постоянно меняющиеся гравитационные поля пары Плутон-Харон.
Например, Шоуолтер и Хэмилтон обнаружили, что у Никты и Гидры не синхронное, а хаотичное вращение. Это значит, что они не всегда повернуты одной и той же стороной к Плутону-Харону, и что спрогнозировать их вращательное движение очень сложно. (Почти все прочие спутники в Солнечной системе, включая Луну, вращаются синхронно.)
«Если бы вы жили на одной из лун Плутона, вам трудно было бы определить, когда и откуда каждый новый день будет вставать солнце, — сказал Шоуолтер, добавивший, что Стикс и Кербер тоже вращаются хаотично. — У вас были бы такие дни, когда солнце встает на востоке, а садится на севере».
Эти выводы помогут ученым лучше понять те многочисленные далекие планеты, которые обращаются вокруг двойных звезд, отмечают авторы исследования.
«Мы начинаем понимать, что хаос может оказаться общей чертой бинарных систем, — сказал Хэмилтон. — Это может даже иметь последствия для жизни на планетах, обращающихся вокруг двойных звезд».
New Horizons
Новое исследование было опубликовано в онлайновом издании журнала Nature сегодня (3 июня), всего за шесть недель до первого пролета космического аппарата рядом с Плутоном. 14 июля космический аппарат НАСА New Horizons пролетит на расстоянии 12 500 километров от поверхности этой карликовой планеты.
New Horizons даст возможность внимательнее присмотреться к поверхности Никты и Гидры, а наблюдения могут показать, насколько темным является Кербер, сказал Шоуолтер.
По его словам, данные с New Horizons, а также длительные наблюдения «Хаббла» и телескопа имени Джеймса Уэбба, который планируется запустить в 2018 году, позволят лучше понять спутники Плутона.
«Кусочки этой головоломки начинают складываться в общую картину, и возможно, со временем мы узнаем все о том, как сформировалась система Плутона», — сказал Шоуолтер.
Наша Солнечная система: неужели мы одни такие?
10 самых удивительных космических объектов
Как выглядит «сковородка Бога»?
Когда человечество найдет вторую Землю?
Астероид Веста мог стать полноценной планетой Солнечной системы
Куда Млечный Путь пропал с небосклона?
Когда на Марсе зацветут яблони?
