Резонансные взаимодействия и хаотическое вращение малых спутников Плутона
Resonant interactions and chaotic rotation of Pluto’s small moons. M. R. Showalter, D. P. Hamilton. Nature. 2015. Vol. 522. No 7554. P. 45–49.
Четыре малых спутника Плутона – Стикс, Никта, Кербер и Гидра – обращаются по орбитам, близким к экваториальным круговым, вокруг центральной двойной планеты, состоящей из самого Плутона и его главного спутника – Харона, масса которого составляет 11% от массы Плутона. Для спутника это очень много. Если определить положение общего центра тяжести Плутона и Харона, то окажется, что он лежит за пределами Плутона. Поэтому астрономы все чаще рассматривают Плутон и Харон не как планету и ее спутник, а как двойную планетную систему. Вероятно, Харон сформировался на заре существования Солнечной системы в результате крупного столкновения небесных тел. И обломки этих космических объектов, возможно, сегодня являются малыми лунами Плутона. Авторы проанализировали данные, собранные телескопом Хаббл в течение 10 лет, и пришли к выводу, что спутники Плутона, двигаясь по своим орбитам, вращаются хаотически, иногда меняя скорость и направление вращения. К примеру, Никт и Гидра движутся по своим орбитам, совершая вращение в разных направлениях, покачиваясь и постоянно переворачиваясь, то есть вращаются хаотически вокруг своих осей. Подобное хаотическое движение вызвано изменениями в гравитационном поле, создаваемом при вращении двойной планеты. Масса каждого из малых спутников составляет менее 0,001% массы Плутона. Притяжение от двух компонентов планетной системы Плутон–Харон, которые вращаются вокруг общего центра масс, заставляет Гидру, Никту, Кербер и Стикс то ускорять, то замедлять вращение вокруг своей оси, а порой – и вращаться в обратную сторону. Полученные при помощи телескопа данные также свидетельствуют о том, что имеющие продолговатую, а не сферическую форму Никт и Гидра, являются достаточно светлыми объектами в системе Плутона. В отличие от них, Кербер, орбита которого проходит между Никтом и Гидрой, является более темным объектом, что указывает на то, что он состоит из иных материалов. В статье сообщается также об обнаружении резонансных взаимодействий между Стиксом, Никтой и Гидрой. Очевидно, их орбиты оказались гравитационно заблокированы в какой-то момент развития Солнечной системы. Этот механизм, известный в механике небесных тел как резонанс трех планет или орбитальный резонанс Лапласа, действует стабильно на протяжении очень длительного периода времени. В частности, подобный механизм связывает спутники Юпитера Ио, Европу и Ганимед. При этом Стикс представляет собой наименьшее тело в тройной системе, и потому, вероятно, этот спутник был захвачен гравитационным полем двух других уже впоследствии. Исследователи уверены, что новые данные о форме, поверхности и движении спутников Плутона будут получены во время пролета космического аппарата НАСА New Horizons мимо Плутона в середине июля 2015 г. New Horizons уже запечатлел три небольших новых спутника Плутона, которые, как выяснилось, движутся по орбите синхронно. Существует большая вероятность, что за орбитой Гидры – самой удаленной из малых лун Плутона – будут обнаружены еще новые его спутники.
В.В. Стрекопытов