Titan sa vzďaľuje od Saturnu 100-krát rýchlejšie, ako vedci očakávali

Saturnove prstence, Titan a oveľa menší mesiac Enceladus. (NASA/JPL/Space Science Institute)

V ľudských časových horizontoch sa zdá, že veci v Slnečnej sústave sú pekne nastavené. V kozmických časových horizontoch sa to všetko postupne rozpadá. Planéty sú veľmi, veľmi pomaly vzďaľujúci sa od Slnka ; a väčšina mesiacov sa pomaly vzďaľuje od svojich planét v procese nazývanom slapové zrýchlenie.

Skutočnosť, že Titan sa pomaly vzďaľuje od svojej planéty - Saturnu - preto nie je vôbec nezvyčajné. Astronómovia však zistili niečo skutočne prekvapivé: migrácia Titanu je rýchlejšia, než sa očakávalo – asi 100-krát rýchlejšie.

To naznačuje, že zvláštny mesiac vznikol oveľa bližšie k planéte počas zrodu Slnečnej sústavy pred 4,5 miliardami rokov a v medziobdobí migroval do vzdialenosti približne 1,2 milióna kilometrov (746 000 míľ) od planéty.



Tento objav naznačuje, že naše chápanie slapového zrýchlenia okolo Saturnu má... v ňom niekoľko medzier.

„Väčšina doterajších prác predpovedala, že mesiace ako Titan alebo Jupiter 'mesiac Callisto vznikol v orbitálnej vzdialenosti podobnej tej, kde ich vidíme teraz,' vysvetlil teoretický astrofyzik Jim Fuller z Kalifornského technologického inštitútu.

'To znamená, že saturnský mesačný systém a potenciálne jeho prstence sa formovali a vyvíjali dynamickejšie, ako sa doteraz predpokladalo.'

Kľúčom k procesu prílivového zrýchlenia je jav známy ako prílivové trenie. Na Zemi to môžeme pozorovať veľmi zreteľne. Ako mesiac sa pohybuje okolo našej planéty, jej gravitačná sila spôsobí, že sa oceány (a v menšej miere aj samotná Zem) zdeformujú a vydutia a potom sa opäť uvoľnia.

To je dôvod, prečo majú naše oceány stúpajúci a klesajúci príliv; ale toto neustále deformovanie a uvoľňovanie premieňa časť rotačnej energie Zeme na trecie teplo - v skutočnosti to funguje ako obrovská brzda rotácie planéty. Na udržanie tohto vydutia je potrebné slapové trenie, ale pretože Zem rotuje rýchlejšie ako obežná dráha Mesiaca, vydutie je vždy mierne pred Mesiacom.

Ďalšia vec, ktorú vydutie spôsobuje, je deformácia gravitačného poľa Zeme, ktorá potom vyvíja ďalší ťah na Mesiac a urýchľuje ho na jeho obežnej dráhe. Táto dodatočná energia spôsobuje, že sa Mesiac od nás postupne vzďaľuje rýchlosťou približne 3,82 centimetra (1,5 palca) za rok .

Podobná súhra sa odohráva aj medzi Titanom a Saturnom, no vedci si mysleli, že efekt nebude taký výrazný. Je to preto, že Saturn je plynný, o zložení, o ktorom sa predpokladá, že vytvára menšie trenie ako oceány a horniny Zeme.

Podľa štandardných teórií by sa Titan mal od Saturnu vzďaľovať rýchlosťou len 0,1 centimetra za rok.

Namiesto toho dve nezávislé techniky ukázali, že Titan sa vzďaľuje od Saturnu rýchlosťou 11 centimetrov za rok, čo je takmer trojnásobok rýchlosti migrácie nášho Mesiaca smerom von.

Techniky sa výrazne opierajú o údaje získané prostredníctvom misie Cassini. Prvým je astrometria, ktorá meria polohu Titanu vzhľadom na hviezdy v pozadí. Cassini vykonala merania, ktoré boli pridané k historickým pozorovaniam z roku 1886, aby vypočítala meniacu sa polohu Titanu vzhľadom na Saturn v priebehu času.

Druhou technikou bola rádiometria. Cassini mala v rokoch 2006 až 2016 10 blízkych stretnutí s Titanom, ktoré monitorovala pozemná sieť Deep Space Network. Tieto boli schopné poskytnúť presné merania zmien rýchlosti Cassini v dôsledku gravitácie Titanu.

Analýza týchto dvoch súborov údajov odhalila ohromujúci výsledok.

„Pomocou dvoch úplne nezávislých súborov údajov – astrometrických a rádiometrických – a dvoch rôznych metód analýzy sme získali výsledky, ktoré sa úplne zhodujú,“ povedal astronóm Valéry Lainey, predtým z JPL a teraz z Observatoire de Paris vo Francúzsku .

Hoci to odporuje niektorým predchádzajúcim predpovediam, existuje jedna teória, ktorá spôsobuje rýchlejšiu migráciu Titanu. V roku 2016 Fuller navrhol že mechanizmus vidieť v dvojhviezdach nazývané rezonančné blokovanie by mohlo byť zodpovedné za rýchlejšiu migráciu na mesiacoch plynových obrov.

Predpokladá sa, že k zablokovaniu rezonancie dochádza, keď gravitačná sila Mesiaca stlačí planétu a prinúti ju silne oscilovať. To by rozptýlilo veľa prílivovej energie, čo by dodalo Mesiacu ďalší impulz, ktorý by zvýšil mieru jeho migrácie.

Je možné, že údaje z Juno by mohli odhaliť podobnú mieru migrácie pre mesiace Jupitera, čo by ďalej potvrdilo myšlienku rezonančného blokovania medzi plynným gigantom a jeho mesiacmi. Všetko to predsa zapadá na svoje miesto.

Výskum bol publikovaný v r Prírodná astronómia .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.