Дослідники встановили походження Нереїди, загадкового супутника Нептуна

Спостереження за допомогою JWST в поєднанні із симуляціями еволюційної історії Нептуна вказують на те, що супутник Нептуна з найбільш ексцентричною орбітою утворився біля планети.

Про це розповідають в Каліфорнійському технологічному інституті (Калтех), передають OstanniPodii.com.

Нептун, найвіддаленіша з планет, виконує роль «пастуха» зовнішньої частини Сонячної системи, розсіюючи дією гравітації віддалені астероїди, відомі як об’єкти поясу Койпера. Розуміння історії Нептуна дає важливі підказки щодо того, як решта Сонячної системи еволюціонувала до свого сучасного стану.

Сам Нептун є унікальним — нахилений на 30 градусів на бік, він має кілька незвичайних супутників, включаючи Тритон, розміром майже як Плутон. Тритон обертається навколо Нептуна у зворотному напрямку, що вказує на те, що він не утворився навколо Нептуна, а був захоплений гравітацією планети після того, як утворився в іншому місці Сонячної системи. Нові спостереження в поєднанні із симуляціями еволюційної історії Нептуна вказують на те, що часто ігнорований супутник Нептуна під назвою Нереїда може розкрити минуле планети.

Юпітер, Сатурн та Уран мають «типові» супутникові системи: кожна планета має кілька великих супутників, що обертаються близько та вздовж екваторіальної площини своєї планети, а також багато менших супутників, так званих нерегулярних супутників, розташованих далі на нахилених або «похилих» орбітах. Натомість Нептун має лише один великий супутник, Тритон, який становить 99,9 відсотка маси всієї його супутникової системи. Орбіта Тритона ретроградна — він рухається за годинниковою стрілкою, тоді як Нептун обертається навколо Сонця проти годинникової стрілки. Це означає, що Тритон не міг утворитися поблизу планети, як це сталося із супутниками Юпітера та Сатурна, з диска речовини, що обертається проти годинникової стрілки навколо своєї планети. Натомість вважається, що Тритон є об’єктом поясу Койпера, як і Плутон, і був викинутий на траєкторію Нептуна та захоплений його гравітацією.

До прольоту «Вояджера-2» повз Нептун у серпні 1989 року навколо Нептуна було відомо лише про один інший супутник — Нереїду. Відкрита голландським астрономом Герардом Койпером у 1949 році, Нереїда з того часу залишалася загадкою. Супутник рухається по ексцентричній орбіті, обертаючись навколо Нептуна по еліпсу, та знаходиться далеко від своєї планети, але не настільки далеко, як нерегулярні супутники навколо інших гігантських планет. Цікаво, що Нереїда не має ретроградної орбіти, як Тритон, і її орбіта набагато менш нахилена, ніж в інших нерегулярних супутників Сонячної системи. З огляду на ці деталі, вчені протягом 70 років дискутували про походження Нереїди, не маючи змоги дійти висновку, чи супутник був захоплений, чи утворився на місці.

У 2024 році дослідники з Калтеху використали космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) для спостереження за системою супутників Нептуна, де одним з об’єктів дослідження була Нереїда. Команда використовувала спектрограф JWST у ближньому інфрачервоному діапазоні, який розкладає світло на численні довжини хвиль для отримання хімічної інформації про астрономічні об’єкти. Спектр Нереїди виявився досить відмінним від спектра об′єктів поясу Койпера — натомість Нереїда була більш схожою на супутники Урана. На основі даних спостережень, які вказували на те, що Нереїда не була захоплена, дослідники розробили симуляції еволюції супутників Нептуна.

Симуляції показали, що коли Тритон врізався в систему Нептуна й був захоплений, супутники, що вже існували у Нептуна, могли бути виштовхнуті на ексцентричні орбіти, які виглядали ідентично до орбіти Нереїди. Це свідчить про те, що Нереїда утворилася на місці навколо Нептуна, а не була захопленим чужорідним об’єктом.

«Розуміння того, що відбувалося біля Нептуна, є одним зі способів з’ясувати, що сталося в ранній Сонячній системі, і Нереїда важлива для визначення ключових подій, таких як захоплення Тритона», — каже провідний автор дослідження Метью Бєляков. «Ми сподіваємося, що ця робота спонукає людей до творчих спостережень за Нереїдою, навіть попри те, що вона тьмяна й віддалена. Вона така ж важлива, як і Тритон. Я сподіваюся, що до Нереїди відправиться місія ще за мого життя».

Без такої місії багато що про Нереїду, ймовірно, залишиться загадкою. Знімки Нереїди, зроблені «Вояджером», мають розмір лише у кілька пікселів. Продовжуючи свою роботу, команда прагне створити більше симуляцій, щоб уточнити час захоплення Тритона та можливі конфігурації початкової системи супутників навколо Нептуна.

Дослідження було опубліковано в журналі Science Advances 20 травня у статті «Нереїда як регулярний супутник Нептуна».