Исследователи установили происхождение Нереиды, загадочного спутника Нептуна

Наблюдения с помощью JWST в сочетании с моделированием эволюционной истории Нептуна указывают на то, что спутник Нептуна с самой эксцентричной орбитой образовался вблизи планеты.

Об этом сообщают в Калифорнийском технологическом институте, передают OstanniPodii.com.

Нептун, самая удаленная из планет, выполняет роль «пастуха» внешней части Солнечной системы, рассеивая действием гравитации удаленные астероиды, известные как объекты пояса Койпера. Понимание истории Нептуна дает важные подсказки о том, как остальная часть Солнечной системы эволюционировала до своего современного состояния.

Сам Нептун уникален — наклоненный на 30 градусов набок, он имеет несколько необычных спутников, включая Тритон, размером почти как Плутон. Тритон вращается вокруг Нептуна в обратном направлении, что указывает на то, что он не образовался вокруг Нептуна, а был захвачен гравитацией планеты после того, как образовался в другом месте Солнечной системы. Новые наблюдения в сочетании с симуляциями эволюционной истории Нептуна указывают на то, что часто игнорируемый спутник Нептуна под названием Нереида может раскрыть прошлое планеты.

Юпитер, Сатурн и Уран имеют «типичные» спутниковые системы: каждая планета имеет несколько крупных спутников, вращающихся близко и вдоль экваториальной плоскости своей планеты, а также много более мелких спутников, так называемых нерегулярных спутников, расположенных дальше на наклонных или «косых» орбитах. В то же время у Нептуна есть только один крупный спутник, Тритон, который составляет 99,9 процента массы всей его спутниковой системы. Орбита Тритона ретроградная — он движется по часовой стрелке, тогда как Нептун вращается вокруг Солнца против часовой стрелки. Это означает, что Тритон не мог образоваться вблизи планеты, как это произошло со спутниками Юпитера и Сатурна, из диска вещества, вращающегося против часовой стрелки вокруг своей планеты. Вместо этого считается, что Тритон является объектом пояса Койпера, как и Плутон, и был выброшен на траекторию Нептуна и захвачен его гравитацией.

До пролета «Вояджера-2» мимо Нептуна в августе 1989 года вокруг Нептуна было известно лишь об одном другом спутнике — Нереиде. Открытая голландским астрономом Герардом Койпером в 1949 году, Нереида с тех пор оставалась загадкой. Спутник движется по эксцентричной орбите, вращаясь вокруг Нептуна по эллипсу, и находится далеко от своей планеты, но не настолько далеко, как нерегулярные спутники вокруг других гигантских планет. Интересно, что Нереида не имеет ретроградной орбиты, как Тритон, и ее орбита гораздо менее наклонена, чем у других нерегулярных спутников Солнечной системы. Учитывая эти детали, ученые на протяжении 70 лет спорили о происхождении Нереиды, не имея возможности прийти к выводу, был ли спутник захвачен или образовался на месте.

В 2024 году исследователи из Калтех использовали космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для наблюдения за системой спутников Нептуна, где одним из объектов исследования была Нереида. Команда использовала спектрограф JWST в ближнем инфракрасном диапазоне, который раскладывает свет на множество длин волн для получения химической информации об астрономических объектах. Спектр Нереиды оказался достаточно отличным от спектра объектов пояса Койпера — вместо этого Нереида была более похожа на спутники Урана. На основе данных наблюдений, указывающих на то, что Нереида не была захвачена, исследователи разработали симуляции эволюции спутников Нептуна.

Модели показали, что когда Тритон врезался в систему Нептуна и был захвачен, спутники, уже существовавшие у Нептуна, могли быть вытолкнуты на эксцентричные орбиты, которые выглядели идентично орбите Нереиды. Это свидетельствует о том, что Нереида образовалась на месте вокруг Нептуна, а не является захваченным чужеродным объектом.

«Понимание того, что происходило у Нептуна, — один из способов выяснить, что произошло в ранней Солнечной системе, и Нереида важна для определения ключевых событий, таких как захват Тритона», — говорит ведущий автор исследования Мэтью Беляков. «Мы надеемся, что эта работа побудит людей к творческим наблюдениям за Нереидой, даже несмотря на то, что она тусклая и удаленная. Она так же важна, как и Тритон. Я надеюсь, что к Нереиде отправится миссия еще при моей жизни».

Без такой миссии многое о Нереиде, вероятно, останется загадкой. Снимки Нереиды, сделанные «Вояджером», имеют размер всего в несколько пикселей. Продолжая свою работу, команда стремится создать больше симуляций, чтобы уточнить время захвата Тритона и возможные конфигурации первоначальной системы спутников вокруг Нептуна.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 20 мая в статье «Нереида как регулярный спутник Нептуна».

• Нептун