De gasreus Jupiter, genoemd naar de koning van de goden in het Romeinse pantheon, heeft zijn naam altijd waargemaakt. Naast dat het de grootste planeet in het zonnestelsel is - met twee en een half keer de massa van alle andere planeten samen - heeft het ook een ongelooflijk krachtig magnetisch veld en de meest intense stormen van elke planeet in het zonnestelsel.
Bovendien is het de thuisbasis van enkele van de grootste manen in het zonnestelsel (bekend als de Galileaanse manen) en heeft het meer bekende manen dan welke andere planeet dan ook. En dankzij een recent onderzoek onder leiding van Scott S. Sheppard van de Carnegie Institution of Science zijn er nog twaalf manen ontdekt. Dit brengt het totale aantal bekende manen rond Jupiter op 79 en zou nieuw inzicht kunnen geven in de geschiedenis van het zonnestelsel.
Het team stond onder leiding van Scott S. Sheppard en bestond uit Dave Tholen (University of Hawaii) en Chad Trujillo (Northern Arizona University). Het was hetzelfde team dat in 2014 voor het eerst het bestaan suggereerde van een enorme planeet in de buitenste regionen van het zonnestelsel (planeet 9 of planeet X), gebaseerd op het ongewone gedrag van bepaalde populaties van extreme trans-neptuniaanse objecten (eTNO's).
Vreemd genoeg zagen Sheppard en zijn collega's in 2017 op jacht naar deze ongrijpbare planeet dat ze de eerste van deze nieuwe manen in 2017 zagen. Zoals Sheppard uitlegde in een recent Carnegie-persbericht:
“Jupiter bevond zich toevallig in de lucht in de buurt van de zoekvelden waar we op zoek waren naar extreem ver verwijderde objecten van het zonnestelsel, dus we waren in staat om toevallig nieuwe manen rond Jupiter te zoeken terwijl we tegelijkertijd op zoek waren naar planeten aan de randen van onze Solar Systeem."
De eerste ontdekkingen zijn gedaan met de Blanco 4-meter telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Chili. Ze werden vervolgens bevestigd met behulp van de Dark Energy Camera (DECam), die als verleden van de Dark Energy Survey aan de Blanco-telescoop werd toegevoegd. Aanvullende gegevens werden verstrekt door de Carnegie Observatories 6,5 meter Magellan-telescopen.
De banen van de nieuw ontdekte manen werden vervolgens berekend door Gareth Williams van het Minor Planet Center (MPC) van de International Astronomical Union, op basis van de observaties van het team. 'Er zijn verschillende observaties nodig om te bevestigen dat een object daadwerkelijk om Jupiter draait', zei hij. 'Het hele proces heeft dus een jaar geduurd.'
Zoals je kunt zien op de afbeelding hierboven, maken twee van de nieuw ontdekte manen (aangegeven in blauw) deel uit van de binnenste groep met geprogrammeerde banen (d.w.z. ze draaien in dezelfde richting als de rotatie van de planeet). Ze voltooien een enkele baan in iets minder dan een jaar en hebben vergelijkbare baanafstanden en hellingshoeken. Dit is een mogelijke aanwijzing dat deze manen fragmenten zijn van een grotere maan die uit elkaar is gevallen, mogelijk als gevolg van een botsing.
Negen van de nieuwe manen (rood aangegeven) maken deel uit van de verre buitenste groep met retrograde banen, wat betekent dat ze in de tegenovergestelde richting van de rotatie van Jupiter draaien. Deze manen hebben ongeveer twee jaar nodig om een enkele baan van Jupiter te voltooien en zijn gegroepeerd in drie orbitale groepen met vergelijkbare afstanden en hellingen. Als zodanig worden ze ook beschouwd als overblijfselen van drie grotere manen die uit elkaar zijn gevallen als gevolg van botsingen in het verleden.
Het team observeerde een andere maan die in geen van beide groepen past en die anders is dan elke bekende maan die om Jupiter draait. Deze 'vreemde maan' is verder weg en meer geneigd dan de geprogrammeerde manen en het duurt ongeveer anderhalf jaar om Jupiter te draaien, wat betekent dat zijn baan de buitenste retrograde manen kruist. Hierdoor komen frontale botsingen veel vaker voor bij de retrograde manen, die in een tegenovergestelde richting draaien.
De baan van deze excentrieke maan werd ook bevestigd door Bob Jacobson en Marina Brozovic in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in 2017. Dit was gedeeltelijk gemotiveerd om ervoor te zorgen dat de maan niet verloren zou gaan voordat hij tijdens het herstel op de voorspelde locatie in zijn baan arriveerde. waarnemingen gedaan in 2018. Zoals Sheppard uitlegde,
'Onze andere ontdekking is een echte zonderling en heeft een baan als geen andere bekende Jupiter-maan. Het is waarschijnlijk ook de kleinste bekende maan van Jupiter, met een diameter van minder dan een kilometer ... Dit is een onstabiele situatie. Frontale botsingen zouden snel uit elkaar vallen en de voorwerpen tot stof vermalen. ”
Ook hier denkt het team dat deze maan de restanten kan zijn van een eens zo grote maan; in dit geval een baan met een geprogrammeerde baan die enkele van de retrograde manen vormde door eerdere botsingen. De excentrieke maan heeft er al een voorgestelde naam voor - Valetudo, naar de achterkleindochter van de Jupiter, de godin van gezondheid en hygiëne in het Romeinse pantheon.
Naast het toevoegen aan de algehele maantelling van Jupiter, zou de studie van wat de orbitale geschiedenis van deze maan vormde, wetenschappers veel kunnen leren over de vroegste periode van het zonnestelsel. Het feit dat de kleinste manen in de verschillende orbitale groepen van Jupiter (programme, retrograde) nog steeds in overvloed zijn, suggereert dat de botsingen die ze veroorzaakten, plaatsvonden na het tijdperk van planeetvorming.
Volgens de Nebulaire hypothese van de vorming van het zonnestelsel was de zon op dit moment nog steeds omgeven door een roterende protoplanetaire schijf - d.w.z. het gas en het stof waaruit de planeten vormden. Vanwege hun grootte - 1 tot 3 km - zouden deze manen meer zijn beïnvloed door het omringende gas en stof, waardoor hun banen zouden zijn aangetast en naar binnen richting Jupiter zouden zijn gevallen.
Het feit dat deze manen nog steeds bestaan, toont aan dat ze zich waarschijnlijk hebben gevormd nadat dit gas en stof waren verdwenen. In dit opzicht lijken deze manen veel op tijdcapsules of geologische gegevens, waarbij stukjes Jupiter's (en het zonnestelsel) geschiedenis van vorming en evolutie bewaard blijven.
Dit onderzoek werd gedeeltelijk gefinancierd door een NASA Planetary Astronomy-beurs en werd mogelijk gemaakt dankzij de hulp van meerdere observatoria. Deze omvatten de 4-meter Discovery Channel-telescoop op Lowell Observatory Arizona, de 8-meter Subaru-telescoop en de 2,2-meter telescoop van de Universiteit van Hawaï, en de 8-meter Gemini-telescoop op Hawaï.
