Dlaczego księżyce Saturna są tak trudne do znalezienia i co mówią o historii Układu Słonecznego

W maju tego roku astronomowie ogłosili, że odkryli 62 nowe księżyce krążące wokół Saturna, jednego z gazowych gigantów w Układzie Słonecznym.

Tak więc liczba potwierdzonych księżyców wokół tego lewiatana, znajdującego się około 1300 milionów kilometrów od Słońca, wynosi 145.

To również ukoronowało Saturna imieniem Planeta z największą liczbą księżyców krążących wokół nieji wyrwał go swojemu gigantycznemu sąsiadowi, Jowiszowi, w tym, co niektórzy nazywają „rasą księżycową”.

Liczba księżyców Saturna stale rośnie Kolejne nowe odkrycie Został dodany do listy przez ten sam zespół zaledwie kilka tygodni później.

Położenie nowych księżyców zostało określone przez zespół kierowany przez Edwarda Ashtonapracownik naukowy ze stopniem doktora w Instytucie Astronomii i Astrofizyki Akademii Sinica na Tajwanie.

Odkrycie zajęło ponad dwa lata za pomocą teleskopu znajdującego się nad wulkanem Mauna Kea na Hawajach.

Trzymają się astronomowie Ponad trzy i pół wieku obserwacji Saturna i jego księżyców. Ludzkość wysłała nawet cztery statki kosmiczne na Saturna, jednak księżyce te uniknęły wykrycia.

W jaki sposób tak wiele księżyców Saturna jest ukrytych przed wzrokiem? Dlaczego tak trudno jest znaleźć odległe księżyce? A ilu ludzi czeka tam w ciemności kosmosu?

Ostatni raz policzono tylko 290 „tradycyjnych” księżyców w naszym Układzie Słonecznym.

Teraz sama obserwacja księżyca nie oznacza, że ​​jest już oficjalnie księżycem. Niektóre nowe satelity widziano już wcześniej, ale zanim Międzynarodowa Unia Astronomiczna będzie mogła oficjalnie nazwać je satelitami, musi nastąpić długi proces. Dochodzi do Kilka lat ciągłych obserwacji.

Przez stulecia wielu naszych niebiańskich sąsiadów znajdowało się tak daleko, że nie możemy ich dostrzec.

W 1655 roku holenderski astronom Christiaan Huygens odkrył największy księżyc Saturna, tytanwiększy niż planeta Merkury. Odkrycie go zajęło Jean-Dominique Cassini kolejne 16 lat Japet i wtedy, RiaI Dług Wreszcie Tetyda w 1684 r. Nie był znany niemieckiemu astronomowi Williamowi Herschelowi aż do 1789 r pieścić i zamarznięty księżyc Enceladus.

Inne księżyce Saturna znacznie dłużej unikały obserwacji przez ludzi. HyperonOdkryto go w postaci ziemniaka w 1848 roku. Odkryto go około 50 lat później wibracjaktóry porusza się wokół Saturna w kierunku przeciwnym do większości księżyców.

Wraz z nadejściem ery kosmicznej i nowoczesnych teleskopów lista księżyców Saturna zaczęła rosnąć wykładniczo. Statki kosmiczne, takie jak sondy Voyager i Cassini, były w stanie dokonać więcej odkryć dzięki uważnej obserwacji złożonego systemu Saturna.

Jednak zdecydowana większość księżyców Saturna Odkryto je stosunkowo niedawnood 2000 roku.

Jednym z powodów jest to, że satelity odkryte na wczesnym etapie astronomii podążały za pewnymi wzorami: Były stosunkowo duże i poruszały się po przewidywalnych orbitachktóre astronomowie nazywają regularnymi orbitami.

„Wszystkie gigantyczne planety mają regularne księżyce” – mówi Brett Gladman, kanadyjski astronom z University of British Columbia i jeden z kolegów Ashtona, który był zaangażowany w ostatnie odkrycia dotyczące Saturna.

A ich księżyce wirują w płaszczyźnie równikowej planety, podobnie jak pierścienie planety. Uważa się, że powstały na orbicie (płaski dysk gazu i pyłu, który utworzył się wokół gigantycznych planet) w taki sam sposób, w jaki nasze planety powstały na orbicie wokół Słońca.

Według Gladmana akceptowanym pomysłem było to, że gdyby księżyce powstały z pobliskich planet, pozostałyby bardzo blisko i krążyłyby wokół swoich płaszczyzn równikowych, podobnie jak pierścienie planetarne.

Ale okazuje się Niektóre satelity nie przestrzegają tych zasad.

Planety mają również nieregularne satelity Ich orbity nie przebiegają po przewidywalnej ścieżce wokół płaszczyzny równikowej planety macierzystej. Ich orbity są coraz bardziej strome, ponieważ oddalają się od planety i często poruszają się w innym kierunku niż planeta wokół Słońca. Ponadto wiele z nich jest znacznie mniejszych.

Przez dziesięciolecia odkrywcy Księżyca musieli używać Płyty fotograficzne Aby spróbować znaleźć dowody na istnienie księżyców Układu Słonecznego. Im są mniejsze i im bardziej nieregularna jest ich orbita, tym trudniej je zaobserwować.

Ale w latach 90. i 2000. Fotografia cyfrowa nagle zmieniła sposób, w jaki ludzie tacy jak Gladman mogli się zlokalizować. the czujniki CCD Cyfrowe aparaty fotograficzne były bardziej wrażliwe na światło niż klisze fotograficzne, co pozwalało im wykrywać nawet słabsze obiekty.

Pojawił się jednak nowy problem. Czujniki CCD były małe, więc pole widzenia, które mogły uchwycić, było bardzo ograniczone.

„Planety olbrzymy są bardzo duże. Obszar wokół nich – gdzie planety mogą krążyć zamiast Słońca – jest bardzo duży” – mówi Gladman.

W 1997 roku za pomocą kamery W odkryłem dwa księżyce w pobliżu Urana Było ciężko, ale udało sięGladman mówi, dodając, że względna odległość planety od Ziemi oznacza stosunkowo ograniczone pole widzenia dla badań.

Potem pojawił się kolejny hack: Kamery mozaikowe CCD, który grupuje kilka czujników CCD w sieć. „Daje to znacznie szersze pole widzenia” — wyjaśnia Gladman. „Kiedy to się stało, nastąpiła eksplozja (w odkryciach) pod koniec lat 90. i na początku XXI wieku”.

W 2000 roku sam Gladman miał dzień w terenie z tą nową technologią. „Było ich 12, które odkryłem w roku 2000 Z dwoma teleskopami. W ten sposób możesz uchwycić wystarczająco dużo nieba, aby nie można go było znaleźć polującego w ciemności”.

Znalezienie księżyców to ciężka praca. „W przeszłości robiliśmy jedno zdjęcie, godzinę później kolejne, a godzinę później jeszcze jedno” — wyjaśnia Gladman. Te trzy obrazy pomogły stwierdzić, czy obiekt – być może księżyc – porusza się w określonym kierunku.

„W przeszłości, kiedy kamery CCD nie były tak duże, robiłem wszystko na oko. Ale teraz, gdy zbiory danych są ogromne, jest to po prostu niemożliwe. Mamy programy komputerowe”. Biorą kadr, znajdują wszystkie obiekty, usuwają wszystko, co się nie rusza i szukają tego, co się rusza„.

Pozostałe księżyce do znalezienia są małe i odbijają tylko niewielką ilość światła, co zmusza naukowców do zastosowania nowych przybliżeń.

Do odkrycia May zastosowano technikę zwaną „stosem przesunięć”, która jest podobna do trybu wielokrotnej ekspozycji w aparacie.

Astronomowie uważają, że poszukiwania księżyców to dziedzina warta wzmocnienia. I chodzi o to, że ostatnie odkrycia – te słabe kawałki skał, które ledwo odbijają światło – Dostarczają kuszących wskazówek na temat przeszłości Układu Słonecznego.

Odkrycia te pomogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstały te księżyce, mówi Mike Alexandersen, badacz ze stopniem doktora w Minor Planet Center, który był również zaangażowany w odkrywanie nowych księżyców Saturna.

„Uważa się, że powodem, dla którego zlepiają się razem i mają podobne orbity, jest to Wcześniej byli jednym ciałem, które się zderzyło. A potem, przez miliardy lat, fragmenty zderzały się ze sobą.

Gladman nazywa to „kaskadą kolizji”: serią kolizji, w wyniku której powstają coraz mniejsze półksiężyce.

On i jego współpracownicy niedawno to zasugerowali Stosunkowo niedawna kolizjaW ciągu ostatnich setek milionów lat mogła stworzyć jedne z najmniejszych nieregularnych księżyców Saturna.

Alexandersen przeprowadził wiele badań nt Pas KuiperaOgromna masa lodowych szczątków 20 razy większa niż pas asteroid Układu Słonecznego.

Mówi, że mapowanie około 4000 obiektów w Pasie Kuipera zasugerowało pewne teorie na temat formowania się planet i dlaczego w Układzie Słonecznym jest tak wiele małych księżyców.

Starożytny kataklizm mógł obrócić te maleńkie satelity w ciemność.tak bardzo, że przyciąganie grawitacyjne gazowych olbrzymów (Jowisza i Saturna) było większe niż przyciąganie grawitacyjne Słońca, chociaż Alexander wskazuje, że Słońce nadal wywierało wpływ nawet na tak ogromne odległości.

Księżyce, których poszukują badacze astronomii Na granicy tego, co może uchwycić obecna technologiaSatelity o średnicy co najmniej jednego kilometra.

the sztuczna inteligencja Może to oznaczać kolejny skok do przodu. „Możemy być w stanie wykorzystać techniki uczenia maszynowego ze sztucznej inteligencji, aby przekazać zestawy danych komputerowi i powiedzieć mu, aby znalazł księżyce” – wyjaśnia Gladman.

„Wciąż nad tym pracujemy… To nie lada wyzwanie. Ale dopiero w ciągu ostatnich kilku lat ludzie zaczęli robić prawdziwe postępy”.

W każdym przypadku, Odkrycia nie wykazują oznak zatrzymania.

Zaledwie kilka tygodni po ogłoszeniu 62 nowych odkryć naukowców czekała kolejna niespodzianka: mieli kolejny księżyc do dodania do listy.

„Ogłoszono kolejnego satelitę, który nie pojawił się w komunikacie prasowym, ponieważ nie mogliśmy odpowiednio ustawić orbity” – powiedział BBC Alexandersen. „Ale naprawiliśmy to. Więc to nie 62, to 63”. Daje to całkowitą liczbę księżyców Saturna do 146.

Pamiętaj, że możesz otrzymywać powiadomienia z BBC Mundo. Pobierz i aktywuj nową wersję naszej aplikacji, aby nie przegapić naszych najlepszych treści.