X bolygó helyett valami sokkal izgalmasabbra bukkantak a csillagászok

Tucatnyi új Jupiter-holdat találtak, az egyik kakukktojás. Ezzel a felfedezéssel a Jupiter ismert holdjainak száma elérte a 79-et, így az óriásbolygó ebből a szempontból is rekorder a Naprendszerben.

A Jupiter most leírt 12 holdja közül 11 úgymond „normális" pályán keringő hold, míg a tizenkettedik a felfedezői szerint egyfajta kakukktojás. A Carnegie Institution for Science (Egyesült Államok) csillagászai, Scott S. Sheppard és munkatársai először 2017 tavaszán vették észre az addig ismeretlen égitesteket, miközben a Naprendszer feltételezett legmesszibb bolygójának nyomai után kutattak.

Mivel a leginkább Kilencedik Bolygóként vagy X-bolygóként emlegetett hipotetikus bolygó, ha létezik, jóval a Plútó pályáján túl kering, a tudósok a Naprendszer nagyon távoli objektumait vizsgálták, s eközben akadtak a Jupiter kísérőire.

Szerencsés véletlen

A csoport már 2014-ben megtalálta azt az égitestet, amely - ha valóban a Naprendszer része -, akkor a ma ismert legtávolabbi pályán kering a Nap körül. A tudósok szerint egy a Plútónál jóval messzebb keringő, nagy tömegű bolygó létezése magyarázatot adhatna egyes rendkívül távoli, kisméretű naprendszerbeli objektumok pályáinak hasonlóságára.

A Jupiter külső holdjai. Az újonnan felfedezettek pályáit vastagabb vonalak jelzik. Az új prográd Valetudo pályája - a többi belső prográd holdéval ellentétben - keresztezi a retrográd holdak pályáját Forrás: Carnegie Institution for Science

A Jupiter véletlenül épp az égen volt azokban a keresési mezőkben, ahol a Naprendszer extrém távoli objektumai után kutattunk. E szerencsés együttállásnak köszönhetően a Naprendszer határvidékeit is vizsgálhattuk, s ugyanakkor megpillanthattuk a Jupiter új holdjait"

– számolt be a felfedezés körülményeiről Sheppard. A csoport megfigyelései alapján Gareth Williams, a Nemzetközi Asztronómiai Egyesület kisbolygókra szakosodott központjának munkatársa számította ki az újonnan talált holdak pályáit. „Jó pár megfigyelés szükséges ahhoz, hogy egy objektumról biztonsággal kimondhassuk, csakugyan a Jupiter körül kering – magyarázta Williams. – Ezért vett igénybe a folyamat egy teljes évet."

Retrográd és prográd holdak

A Jupiter holdjainak egy része a bolygótól viszonylag távoli külső rajt képez, és retrográd irányba – vagyis a Jupiter forgásirányával ellentétesen – kering. A tucatnyi új hold közül kilenc ebbe a rajba tartozik. A távoli retrográd holdak legalább három pályaegyüttesbe csoportosíthatók, és mai tudásunk szerint három valahai nagyobb égitest maradványai, amelyek aszteroidákkal, üstökösökkel és más holdakkal való ütközések során aprózódtak fel.

A Jupiter kialakulása számítógépes grafikán Forrás: University of Exeter

A most felfedezett retrográd holdak nagyjából két év alatt kerülik meg az anyabolygót.

A tucatból két további hold egy a Jupiterhez közelebb, és prográd – a forgási iránnyal megegyező – irányba keringő csoporthoz tartozik. A belső prográd holdak mindegyikének hasonló a keringési távolsága és az inklinációja (a Jupiter tengelyével bezárt szöge), ezért ezekről is azt tartják, hogy egy néhai nagyobb hold töredékei. A két új prográd hold keringési ideje valamivel rövidebb egy évnél.

A legkisebb hold a különc

„A felfedezettek közül fennmaradó tizenkettedik hold igazi különc, amelynek a pályája semelyik másik Jupiter-holdéhoz sem hasonlít – avat be Sheppard. – Egyben ez a Jupiter legkisebb ismert holdja, egy kilométeresnél kisebb átmérővel."

A kakukktojásnak számító új hold a prográd csoportnál távolabb kering, és az inklinációja is nagyobb.

Keringési ideje mintegy másfél év. A belső prográd holdakkal ellentétben ezért a különc hold pályája inkább a külső retrográd holdakéval fed át. Ebből az is következik, hogy számottevő az esélye egy frontális ütközésnek a különc prográd hold és az ellentétes irányba keringő külső retrográd holdak valamelyike között. „Ez egy instabil helyzet – hangsúlyozza Sheppard. – Egy esetleges frontális ütközés pillanatok alatt darabjaira szedné és porrá őrölné az érintett objektumokat."

A Valetudo képe Forrás: Carnegie Institution for Science

Ütközések formálhatták

Nagyon is elképzelhető, hogy a Jupiter holdjainak ma látható elrendezése pontosan ennek a mechanizmusnak a révén alakult ki valamikor a távoli múltban. A kutatócsoport szerint a parányi különc egy valahai nagyobb prográd irányú hold utolsó maradványa lehet, s ugyanennek az anyagából formálódhatott a múltbéli frontális ütközések során a mai retrográd holdcsoportosulások némelyike.

A különc holdnak a Valetudo nevet javasolták az őt felfedező csillagászok. Valetudo a római mitológiában Jupiter főisten leány-dédunokája, az egészség és testi tisztaság istennője volt.

Sokat tanulhatunk a Naprendszer ifjúkoráról

Azoknak a komplex kölcsönhatásoknak a tanulmányozásával, amelyek egy hold pályájának történetét meghatározták, sokat tanulhatunk a Naprendszer ifjúkoráról. Például abból a felfedezésből, hogy a Jupiternek mindmáig számos apróbb holdja kering a különböző pályacsoportokon, arra következtethetünk, hogy az őket eredményező ütközések a bolygókeletkezés kora után történhettek.

A bolygók keletkezésének idején a Napot még egy gázból és porból álló, forgó anyaglemez vette körül, amelyből a bolygók összesűrűsödtek. A Jupiter egy-három kilométeres átmérőjű, kis holdjait méretükből adódóan jobban befolyásolja az őket körülvevő gáz és por, mint egy nagyobb égitestet. Ha e nyersanyagok még rendelkezésre álltak volna akkor, amikor a Jupiter holdjainak első generációja többszörös ütközések során létrehozta a ma megfigyelhető csoportosulásokat, a megmaradt gáz és por kifejtette vonzóerő hatására a kisebbre aprózódott holdak spirális pályán a Jupiterbe zuhantak volna.

A puszta létezésük tehát arra enged következtetni, hogy minden bizonnyal a gáz és a por szétoszlása után keletkeztek.

Az újonnan felfedezett holdak legtöbbjét a Chilében működő Cerro Tololo Inter-American obszervatórium 4 méteres Blanco teleszkópjával sikerült meglátni. A teleszkópot nemrégiben szerelték fel az ún. sötétenergia-kamerával (Dark Energy Camera), ami nagyban növelte a berendezés teljesítményét a halvány égi objektumok megtalálásában.