De grootste maan van Neptunus, Triton. Klik om te vergroten
De maan Triton van Neptunus is uniek in het zonnestelsel, omdat het de enige grote maan is die in de tegenovergestelde richting van de rotatie van zijn planeet draait. Onderzoekers hebben een computermodel ontwikkeld dat uitlegt hoe Neptunus Triton van dichtbij van een andere planeet had kunnen vangen. In dit scenario maakte Triton oorspronkelijk deel uit van een binair systeem met een andere planeet. Ze kwamen te dicht bij Neptunus en Triton werd weggerukt.
De grote maan van Neptunus Triton heeft mogelijk een eerdere partner verlaten om in zijn ongewone baan rond Neptunus aan te komen. Triton is uniek onder alle grote manen in het zonnestelsel omdat het om Neptunus draait in een richting die tegengesteld is aan de rotatie van de planeet (een "retrograde" baan). Het is onwaarschijnlijk dat deze zich in deze configuratie heeft gevormd en waarschijnlijk van elders is vastgelegd.
In het nummer van 11 mei van het tijdschrift Nature beschrijven planetaire wetenschappers Craig Agnor van de University of California, Santa Cruz en Douglas Hamilton van de University of Maryland een nieuw model voor het vangen van planetaire satellieten waarbij een zwaartekracht-ontmoeting met drie lichamen tussen een binair en een planeet. Volgens dit scenario was Triton oorspronkelijk lid van een binair paar objecten dat rond de zon draait. Zwaartekrachtinteracties tijdens een nadering van Neptunus trokken Triton vervolgens weg van zijn binaire metgezel om een satelliet van Neptunus te worden.
"We hebben een waarschijnlijke oplossing gevonden voor het al lang bestaande probleem van hoe Triton in zijn eigenaardige baan terechtkwam. Bovendien introduceert dit mechanisme een nieuwe route voor het vastleggen van satellieten door planeten die relevant kunnen zijn voor andere objecten in het zonnestelsel '', zegt Agnor, een onderzoeker bij UCSC's Centre for the Origin, Dynamics, and Evolution of Planets.
Met eigenschappen vergelijkbaar met de planeet Pluto en ongeveer 40 procent zwaarder, heeft Triton een hellende, cirkelvormige baan die ligt tussen een groep kleine binnenmanen met geprogrammeerde banen en een buitenste groep kleine satellieten met zowel geprogrammeerde als retrograde banen. Er zijn andere retrograde manen in het zonnestelsel, waaronder de kleine buitenste manen van Jupiter en Saturnus, maar ze zijn allemaal klein vergeleken met Triton (minder dan een paar duizendsten van de massa) en hebben veel grotere en meer excentrieke banen rond hun ouderplaneten.
Triton is mogelijk afkomstig van een binair getal dat sterk lijkt op Pluto en zijn maan Charon, zei Agnor. Charon is relatief massief, ongeveer een achtste van de massa van Pluto, legde hij uit.
"Het is niet zozeer dat Charon om Pluto draait, maar beiden bewegen zich rond hun onderlinge massamiddelpunt, dat tussen de twee objecten ligt," zei Agnor.
In een nauwe ontmoeting met een gigantische planeet als Neptunus, kan een dergelijk systeem uit elkaar worden getrokken door de zwaartekracht van de planeet. De orbitale beweging van het binaire getal zorgt er meestal voor dat het ene lid langzamer beweegt dan het andere. Verstoring van het binaire bestand laat elk object achter met residuele bewegingen die kunnen leiden tot een permanente verandering van orbitale metgezellen. Dit mechanisme, bekend als een uitwisselingsreactie, had Triton in een van de verschillende banen rond Neptunus kunnen brengen, zei Agnor.
Een eerder voorgesteld scenario voor Triton is dat het mogelijk in botsing is gekomen met een andere satelliet in de buurt van Neptunus. Maar dit mechanisme vereist dat het object dat bij de botsing betrokken is groot genoeg is om Triton te vertragen, maar klein genoeg om het niet te vernietigen. De kans op een dergelijke botsing is extreem klein, zei Agnor.
Een andere suggestie was dat de aerodynamische weerstand van een gasschijf rond Neptunus Triton voldoende vertraagde om te worden gevangen. Maar dit scenario legt beperkingen op aan de timing van de vastleggebeurtenis, die vroeg in de geschiedenis van Neptunus zou moeten plaatsvinden wanneer de planeet omringd was door een gasschijf, maar laat genoeg om het gas te verspreiden voordat het de baan van Triton voldoende vertraagde om de maan te sturen crashen op de planeet.
In de Kuipergordel en elders in het zonnestelsel zijn de afgelopen tien jaar veel binaries ontdekt. Uit recente onderzoeken blijkt dat ongeveer 11 procent van de Kuipergordelobjecten binaire bestanden zijn, evenals ongeveer 16 procent van de asteroïden in de buurt van de aarde.
'Deze ontdekkingen wezen de weg naar onze nieuwe uitleg over de vangst van Triton', zei Hamilton. "Binaries lijken een alomtegenwoordig kenmerk te zijn van populaties van kleine lichamen."
De binaire Pluto en zijn maan Charon en de andere binaries in de Kuipergordel zijn vooral relevant voor Triton, omdat hun banen tegen die van Neptunus liggen, zei hij.
"Soortgelijke objecten bestaan waarschijnlijk al miljarden jaren, en hun prevalentie geeft aan dat de ontmoeting met de binaire planeet die we voorstellen voor de opname van Triton niet bijzonder restrictief is," zei Hamilton.
De door Agnor en Hamilton beschreven uitwisselingsreactie kan brede toepassingen hebben om de evolutie van het zonnestelsel, dat veel onregelmatige satellieten bevat, te begrijpen. De onderzoekers zijn van plan de implicaties van hun bevindingen voor andere satellietsystemen te onderzoeken.
Dit onderzoek werd ondersteund door subsidies van de NASA-programma's Planetary Geology and Geophysics, Outer Planet Research en Origins of Solar Systems.
Oorspronkelijke bron: UC Santa Cruz
