war小惑星Pl王星とその5つの月のシステムは、彼らの名前に影響を与えた古代の地下世界と同じくらい神秘的です。 地球から平均約37億マイルのPl王星は、近距離でまだ観測されていない元の9つの惑星の唯一のものです。ただし、これは7月中旬にNew Horizonsプローブがフライバイを実行すると変化します。 また、未確認の月数があるため、軌道軌道の計算が複雑になります。
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「もしあなたが私の科学チームに投票したなら、多くの衛星がこれ以上月を見つけられないことに驚かされるだろうと確信しています」と、New Horizonsミッションの主任調査員であるAlan Sternは言います。 「問題は、2つ、10、20のどれを見つけるかです。 賭け金をゼロにしません。」
今週ネイチャーで公開された新しい研究は、Pl王星の既知の月の軌道をよりよく理解するのに役立ち、双子の星を周回する系外惑星の力学の手がかりを提供します。 しかし、この研究は、これらの月の形成が依然として難問であることを示唆するいくつかの矛盾も指摘しています。
uto王星とその最大の月であるカロンは、互いに重力の影響があるため、共通の重心を周回するバイナリダンスに閉じ込められています。 このシステムの他の4つの既知の衛星（Styx、Nix、Kerberos、およびHydra）も、Pl王星自体ではなく、その共通の中心を周回しています。 これは、彼らが彼らの近くの円軌道に奇妙なぐらつきを持ち、彼らが太陽系の他の月とは異なるふるまいをすることを意味します。
この複雑な軌道関係は、遠方のシステムを観察することの困難さと相まって、Pl王星とその家族がどのように形成されたかを理解することを困難にしました。 主要な理論は、地球の月を形成した巨大な衝撃のように、カロンは太陽系の激しい形成中に大きな物体がPl王星に衝突し、残りの残骸から他の小さな月が降着したときに生まれたというものです。
4月に撮影されたニューホライズンの画像は、Pl王星とカロンが共通の重心を周回していることを示しています。 （NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Instituteによるアニメーションgif） 「私たちはまだシステムがどのように形成されたかに困惑しています」と、研究の共著者である地球外知能探索（SETI）研究所の上級研究科学者であるマークショーターターは言います。 「遠い過去のある時点で、大きな物体が「原始P王星」に打ち砕かれ、月が破片雲から形成されたと誰もが信じていると思います。 しかし、ストーリーのその時点以降、詳細は非常に大雑把になります。」
現在、KerberosとStyxの発見に続いてハッブル宇宙望遠鏡から収集されたデータの分析は、StyxがNixとHydraとの軌道共鳴に固定されていることを示唆しており、衝撃理論を裏付けています。 軌道共鳴とは、複数の物体が互いに定期的かつ周期的な重力の影響を及ぼして、予測可能なパターンで軌道を完成させることです。 最もよく知られている例は、木星の3つの衛星、イオ、ヨーロッパ、ガニメデのラプラス共鳴です。軌道共鳴は1：2：4です。 これは、イオがガニメデの回転のたびに木星を4回周回するのに対し、エウロパは同じ時間に2回周回することを意味します。
Showalterの数学モデルは、5つのall王星のすべての月の共鳴が、カロン形成の衝撃の後、1：3：4：5：6の関係にロックされた可能性があることを示しています。 この理論は、Styx、Nix、およびHydraの残りの共鳴についても説明しています。 しかし、複雑な要因があります。Pl王星システムの他の体は、それらの衛星の安定した構成にカオスを注入します。
Styx、Nix、およびHydraは、ほとんどの場合、共鳴状態でロックされているように見えますが、NixおよびHydraは定期的にカオス状態に陥り、原因を特定することは困難でした。 カオス軌道は、非球体の回転軸が大きく揺れ、同期軌道に落ちるのを防ぐときに発生します。 たとえば、土星の「スポンジ」月のハイペリオンはカオス的に回転し、天文学者はその不安定な動きはハイペリオンのより大きな月タイタンとの3：4軌道共鳴によって引き起こされると信じています。 しかし、Showalterが実行する新しい測光および動的モデルは、Pl王星やカロンのようなバイナリシステムが非球体の月をカオス的に回転させる可能性があることを示唆しているため、NixとHydraのカオス軌道でも、衝撃シナリオは依然としてもっともらしいようです。
2012年のハッブルの画像は、5つの既知の月でPl王星を捕らえています。 （NASA、ESA、およびM. Showalter（SETI Institute）） ただし、Kerberosはインパクト理論に大きなレンチを投げ込みます。 ハッブルからの観測データに基づくと、NixとHydraはCharonに似た明るい物体のように見えます。 しかし、Kerberosははるかに暗いようです。 NixとHydraの質量の約3分の1の質量で、Kerberosは約5パーセントの太陽光を反射します。 Pl王星の小さな月が単一の大きな衝突の集合した物質から形成された場合、それらは大きさと明るさの間に直接の関係を持つでしょう。 heterogeneous王星のような異種衛星システムは謎のままです。
「この研究は考古学に少し似ています」とShowalterは言います。 「古代の陶器のいくつかの断片を発掘したばかりですが、それらがどのように組み合わされるかはまだわかりません。」
7月14日のPl王星システムのニューホライズンフライバイは、 Nature論文で提起された多くの質問に答えるのに役立ちます。 New Horizonsの機器は、Kerberosが他の衛星より本当に暗いかどうかを判断し、will王星の衛星すべての形状を正確に測定します。 おそらく最もエキサイティングな、フライバイは、system王星系の複雑な軌道力学に影響を与える他の月やリングが存在するかどうかを明らかにします。
「各惑星系には、伝えるべき形成の物語があります」とShowalterは説明します。 「彼らの歴史を理解することは、銀河や太陽系外系を含む他の種類の天体物理学ディスクを理解するのに役立ちます。 1つではなく2つの星を周回する既知の「周回惑星」が多くあります。タトゥイーンの日没時のルークスカイウォーカーを考えてください。 Pl王星システムは、これらのはるかに大きな動的システムがどのように動作するかについての新しい詳細を示していると思います。」
