Dowiedz się, ile księżyców ma Neptun, jakie są ich główne cechy i dlaczego są one podzielone na wewnętrzne i zewnętrzne księżyce tego giganta.
Neptun, lodowy gazowy olbrzym i ósma planeta od naszego Słońca, został odkryty w 1846 roku przez dwóch astronomów, Urbaina Le Verriera i Johannesa Halle. Zgodnie z konwencjonalną nomenklaturą planetarną, Neptun został nazwany na cześć rzymskiego boga morza (odpowiednik greckiego Posejdona). Siedemnaście dni po jego odkryciu astronomowie zaczęli zauważać, że posiada on również system księżyców.
Ile księżyców ma Neptun?
Początkowo można było zaobserwować tylko Trytona, największy księżyc Neptuna. Jednak w połowie XX wieku i później, dzięki udoskonaleniu teleskopów naziemnych i rozwojowi zrobotyzowanych sond kosmicznych, odkryto o wiele więcej księżyców.
Obecnie Neptun posiada 14 rozpoznanych księżyców, a na cześć swojej planety macierzystej wszystkie zostały nazwane na cześć pomniejszych bóstw wodnych z mitologii greckiej.
Odkrycie i nazwanie księżyców Neptuna
Tryton, największy i najbardziej masywny z księżyców Neptuna, został odkryty jako pierwszy. Został zauważony przez Williama Lascellesa 10 października 1846 roku, zaledwie siedemnaście dni po odkryciu Neptuna. Minęło prawie sto lat, zanim odkryto kolejne księżyce.
Kolejnym był Nereid, drugi co do wielkości i masywności księżyc Neptuna, który został odkryty 1 maja 1949 r. przez Gerarda P. Kuipera (od którego pochodzi nazwa Pasa Kuipera) przy użyciu płyt fotograficznych z MacDonald Observatory w Fort Davis w Teksasie.
Trzeci satelita, nazwany później Larissą, został po raz pierwszy zaobserwowany przez Harolda Reitsemę, Williama B. Hubbarda, Larry’ego A. Lebofsky’ego i Davida Tholena 24 maja 1981 roku.
Odkrycie tego księżyca było czysto przypadkowe i wynikało z długich poszukiwań pierścieni podobnych do tych odkrytych wokół Urana cztery lata wcześniej. Gdyby pierścienie rzeczywiście były obecne, jasność gwiazdy zmniejszyłaby się nieznacznie tuż przed jej największym zbliżeniem do planety. Podczas obserwacji bliskiego zbliżenia gwiazdy do Neptuna, jasność gwiazdy spadła, ale tylko na kilka sekund. Wskazywało to na obecność satelity, a nie pierścienia.
Nie znaleziono więcej satelitów, dopóki Voyager 2 nie przeleciał obok Neptuna w 1989 roku. Podczas przelotu przez układ, statek kosmiczny ponownie odkrył Larissę i pięć kolejnych wewnętrznych księżyców: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea i Proteus.
W 2001 roku dwa badania z wykorzystaniem dużych teleskopów naziemnych – Cerro Tololo Inter-American Observatory i Canada-France-Hawaii Telescope – odkryły pięć kolejnych zewnętrznych satelitów, zwiększając ich łączną liczbę do trzynastu. Dalsze badania przeprowadzone przez oba zespoły odpowiednio w 2002 i 2003 roku pozwoliły im ponownie zaobserwować wszystkie pięć z tych satelitów – Galimede, San, Psamate, Laomede i Neso.
W dniu 15 lipca 2013 r. zespół astronomów pod kierownictwem Marka R. Showaltera z SETI Institute ogłosił, że odkrył nieznanego wcześniej czternastego satelitę na zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w latach 2004-2009. Dotychczas nienazwany czternasty satelita, obecnie identyfikowany jako S/2004 N 1, ma nie więcej niż 16-20 km średnicy.
Zgodnie z tradycją astronomiczną, wszystkie księżyce Neptuna pochodzą z mitologii greckiej i rzymskiej. W tym przypadku wszystkie noszą imiona bogów morza lub dzieci Posejdona (w tym Trytona, Proteusza, Depsiny i Talassy), pomniejszych greckich diet wodnych (Naiad i Nereid) lub nereid – nimf wodnych z mitologii greckiej (Galimede, Galatea, Nesso, Sao, Laomedeus i Psamatea).
Jednak wiele satelitów otrzymało oficjalne nazwy dopiero w XX wieku. Nazwa Tryton została pierwotnie zaproponowana przez Camille’a Flammariona w jego książce Popular Astronomy z 1880 roku, ale nie weszła do powszechnego użytku aż do lat trzydziestych XX wieku.
Wewnętrzne (regularne) księżyce Neptuna
Dowiedzieliśmy się, ile księżyców ma Neptun, ale jaka jest ich klasyfikacja?
Regularne księżyce Neptuna to te, które znajdują się najbliżej planety i poruszają się po orbitach kołowych, które leżą w płaszczyźnie równikowej planety. Są one ułożone w kolejności odległości od Neptuna: Naiad (48 227 km), Thalassa (50 074 km), Despina (52 526 km), Galatea (61 953 km), Larissa (73 548 km), S/2004 N 1 (105 300 ± 50 km) i Proteus (117 646 km).
Wszystkie zewnętrzne satelity z wyjątkiem dwóch znajdują się na orbicie synchronicznej z Neptunem, co oznacza, że krążą wokół Neptuna wolniej niż jego okres orbitalny (0,6713 dnia), a zatem podlegają opóźnieniu pływowemu.
Wewnętrzne księżyce są ściśle związane z systemem wąskich pierścieni Neptuna. Dwa z wewnętrznych księżyców, Naiad i Thalassa, krążą między pierścieniami Halle i Leverier, podczas gdy Despina krąży tuż wewnątrz pierścienia Leverier. Kolejny satelita, Galatea, krąży wewnątrz najbardziej widocznego pierścienia Adamsa, a jego grawitacja pomaga wspierać pierścień, utrzymując jego cząsteczki.
Na podstawie danych obserwacyjnych i założeń dotyczących gęstości, Nayada ma wymiary 96 × 60 × 52 km i waży około 1,9 × 1017 kg. Tymczasem Thalassa ma wymiary 108 x 100 x 52 km i waży 3,5 x 1017 kg; Despina ma wymiary 180 x 148 x 128 i waży 21 x 1017 kg; Galatea ma wymiary 204 x 184 x 144 i waży 37,5 x 1017 kg; Larissa – 216 x 204 x 168 i waży 49,5 x 1017 kg; S/2004 N1 – 16-20 km średnicy i waży 0,5 ± 0,4 x 1017 kg; oraz Proteus – 436 x 416 x 402 i waży 50,35 x 1017 kg.
Tylko dwa największe regularne satelity zostały sfotografowane z rozdzielczością wystarczającą do rozróżnienia ich kształtów i cech powierzchni. Jednakże, z wyjątkiem Larissy i Proteusa (które mają głównie okrągły kształt), uważa się, że wszystkie księżyce Neptuna są wydłużone. Ponadto wszystkie księżyce są ciemnymi obiektami, z albedo geometrycznym w zakresie od 7 do 10%.
Ich widma wskazują również, że składają się z lodu wodnego zanieczyszczonego bardzo ciemnym materiałem, prawdopodobnie związkami organicznymi. Pod tym względem wewnętrzne księżyce Neptuna są podobne do wewnętrznych księżyców Urana.
Zewnętrzne (nieregularne) księżyce Neptuna
Nieregularne księżyce Neptuna składają się z pozostałych księżyców planety (w tym Trytona). Zwykle poruszają się one po nachylonych, ekscentrycznych i często wstecznych orbitach z dala od Neptuna; jedynym wyjątkiem jest Tryton, który krąży blisko planety po orbicie kołowej, choć wstecznej i nachylonej.
W kolejności odległości od planety, nieregularne satelity to Tryton, Nereida, Halimede, Sao, Laomede, Neso i Psamate, grupa obejmująca zarówno obiekty progresywne, jak i retrogradacyjne. Z wyjątkiem Trytona i Nereidy, nieregularne księżyce Neptuna są podobne do tych z innych planet olbrzymów i uważa się, że zostały grawitacyjnie przechwycone przez Neptuna.
Nieregularne księżyce są stosunkowo jednolite pod względem wielkości i masy, od około 40 km średnicy i 4 x 1016 kg masy (Psamathus) do 62 km i 16 x 1016 kg dla Halimedesa.
Tryton i Nereida
Tryton i Nereida są niezwykłymi nieregularnymi księżycami i dlatego są rozpatrywane oddzielnie od pozostałych pięciu nieregularnych księżyców Neptuna. Istnieją cztery główne różnice między nimi a pozostałymi nieregularnymi księżycami.
Po pierwsze, są one największymi z dwóch znanych nieregularnych księżyców w Układzie Słonecznym. Sam Tryton jest prawie o rząd wielkości większy niż wszystkie inne znane nieregularne księżyce i stanowi ponad 99,5% całkowitej masy krążącej wokół Neptuna (w tym pierścienie planety i trzynaście innych znanych księżyców).
Po drugie, oba mają nietypowo małe półosie główne, przy czym oś Trytona jest o rząd wielkości mniejsza niż wszystkich innych znanych nieregularnych księżyców. Po trzecie, oba mają nietypowe mimośrody orbit: Nereida ma jedną z najbardziej ekscentrycznych orbit spośród wszystkich znanych nieregularnych satelitów, podczas gdy orbita Trytona jest niemal idealnym okręgiem. Wreszcie, Nereida ma również najniższą inklinację spośród wszystkich znanych satelitów nieregularnych.
Ze średnią średnicą około 2700 km i masą 214080 ± 520 x 1017 kg, Tryton jest największym z księżyców Neptuna i jedynym wystarczająco dużym, aby osiągnąć równowagę hydrostatyczną (tj. kulisty kształt). Znajduje się w odległości 354 759 km od Neptuna, pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym księżycem planety.
Tryton porusza się po wstecznej quasi-okrągłej orbicie i składa się głównie z azotu, metanu, dwutlenku węgla i lodu wodnego. Z albedo geometrycznym wynoszącym ponad 70% i albedo Bonda wynoszącym do 90%, jest on również jednym z najjaśniejszych obiektów w Układzie Słonecznym. Powierzchnia ma czerwonawy odcień, który wynika z interakcji promieniowania ultrafioletowego i metanu, co powoduje pojawienie się tholin.
Co to jest kometa: wszystko, co musisz wiedzieć
Tryton jest również jednym z najzimniejszych satelitów w Układzie Słonecznym, z temperaturą powierzchni około 38 K (?235,2 °C). Jednak ze względu na aktywność geologiczną (prowadzącą do kriowulkanizmu) i wahania temperatury powierzchni, które powodują sublimację, Tryton jest jednym z zaledwie dwóch księżyców w Układzie Słonecznym ze znaczącą atmosferą. Podobnie jak powierzchnia, atmosfera ta składa się głównie z azotu z niewielkimi ilościami metanu i tlenku węgla, a jej ciśnienie wynosi około 14 barów.
Tryton ma stosunkowo wysoką gęstość wynoszącą około 2 g/cm3, co wskazuje, że skały stanowią około dwóch trzecich jego masy, a lód (głównie lód wodny) pozostałą jedną trzecią. Warstwa ciekłej wody może również istnieć głęboko wewnątrz Trytona, tworząc podziemny ocean. Cechy powierzchniowe obejmują dużą południową czapę polarną, starożytne płaszczyzny kraterów nacięte przez graben i skarpy oraz młode cechy spowodowane endogenicznym odnawianiem powierzchni
Ze względu na wsteczną orbitę i względną bliskość Neptuna (bliżej niż Księżyc do Ziemi), Tryton jest klasyfikowany jako jeden z nieregularnych księżyców planety (patrz poniżej). Ponadto uważa się, że jest to obiekt uwięziony, prawdopodobnie planeta karłowata, która kiedyś była częścią pasa Kuipera. Jednocześnie te cechy orbitalne są powodem, dla którego Tryton doświadcza spowolnienia pływowego i ostatecznie obróci się do wewnątrz i zderzy się z planetą za około 3,6 miliarda lat.
Nereida jest trzecim co do wielkości księżycem Neptuna. Ma translacyjną, ale wysoce ekscentryczną orbitę i uważa się, że jest byłym regularnym satelitą, który został rozproszony na obecnej orbicie z powodu interakcji grawitacyjnych podczas przechwytywania Trytona. Na jego powierzchni wykryto spektroskopowo lód wodny. Nereida wykazuje duże, nieregularne wahania pozornej wielkości gwiazdowej, prawdopodobnie spowodowane wymuszoną precesją lub chaotyczną rotacją, w połączeniu z wydłużonym kształtem i jasnymi lub ciemnymi plamami na jej powierzchni.
Co to jest Obłok Oorta: znane fakty
Biorąc pod uwagę nierównomierny rozkład masy jego księżyców, uważa się, że Tryton został schwytany po utworzeniu pierwotnego systemu satelitów Neptuna, którego znaczna część została zniszczona w procesie przechwytywania. Na przestrzeni lat zaproponowano wiele teorii dotyczących mechanizmów jego przechwycenia
Najpopularniejsza z nich zakłada, że Tryton jest ocalałym członkiem binarnego obiektu Pasa Kuipera, który został zniszczony podczas kolizji z Neptunem. W tym scenariuszu Tryton został schwytany w zderzeniu trzech ciał, gdzie spadł na orbitę wsteczną, podczas gdy drugi obiekt został zniszczony lub wyrzucony w tym procesie.
Orbita Trytona byłaby bardzo ekscentryczna w momencie przechwycenia i spowodowałaby chaotyczne perturbacje na orbitach pierwotnych wewnętrznych księżyców Neptuna, prowadząc do ich zderzenia i przekształcenia w dysk gruzu. Dopiero po tym, jak orbita Trytona ponownie stała się kołowa, część gruzu była w stanie ponownie złożyć się w dzisiejsze regularne satelity. Oznacza to, że obecne wewnętrzne księżyce Neptuna nie są oryginalnymi ciałami, które uformowały się wraz z Neptunem.
Modelowanie numeryczne pokazuje, że istnieje 0,41 prawdopodobieństwa, że satelita Galileusza zderzył się z Nereidą w pewnym momencie w przeszłości. Chociaż nie wiadomo, czy doszło do kolizji, oba satelity mają podobny (“szary”) kolor, co sugeruje, że Galimedes może być fragmentem Nereidy.
Jak badano księżyce Neptuna
Biorąc pod uwagę odległość od Słońca, jedyną misją, która kiedykolwiek badała Neptuna i jego księżyce z bliska, była misja Voyager 2. I choć obecnie nie są planowane żadne misje, złożono kilka propozycji, które miałyby wysłać zrobotyzowaną sondę do systemu pod koniec lat 2020. lub na początku lat 2030.
Źródło: https://www.universetoday.com
