Астрономы думают, что знают причину странного смещения оси Урана

Уран марширует в такт своему собственному странному маленькому барабану.

Несмотря на то, что он имеет много общего с другим ледяным гигантом нашей Солнечной системы, Нептуном, у него есть ряд особенностей, присущих только ему.

Один из них невозможно не заметить: его ось вращения смещена настолько, что он может с таким же успехом лежать. Это колоссальный наклон в 98 градусов от плоскости орбиты.

И, в довершение ко всему, она вращается по часовой стрелке, то есть в направлении, противоположном направлению большинства других планет Солнечной системы.

Новое исследование нашло правдоподобное объяснение этому странному поведению: Луна мигрирует от планеты, в результате чего Уран переворачивается на бок. И даже не обязательно, чтобы это была большая луна. Это могло произойти с массой, равной половине нашей Луны, хотя более вероятным соперником была бы более крупная луна.

Доводы изложены в статье под руководством астронома Мелейн Сайленфест из Национального центра исследований. Научные исследования во Франции. Эта статья, еще не прошедшая рецензирование, была принята в журнал Astronomy & Astrophysics и размещена на ресурсе препринтов arXiv.

Ученые придумали модели, объясняющие это странное явление. поведение, такое как массивный объект, который столкнулся с Ураном и буквально ударил его в бок, но более предпочтительным объяснением является группа меньших объектов.

Однако эта гипотеза поднимает вопросы, которые еще труднее объяснить: а именно, это надоедливое сходство с Нептуном.

Эти две планеты имеют очень похожие массы, радиусы, скорости вращения, динамику и состав атмосферы, а также дурацкие магнитные поля. Эти сходства предполагают, что две планеты могли родиться вместе, и их становится гораздо труднее примирить, если добавить к ним удары, опрокидывающие планету.

Это побудило ученых искать другие объяснения, такие как колебание, которое могло быть вызвано гигантской системой колец или гигантской луной в начале истории Солнечной системы (хотя и с другим механизмом).

Но затем, несколько лет назад, Сайленфест и его коллеги обнаружили кое-что интересное о Юпитере. Благодаря своим спутникам наклон газового гиганта может увеличиться с его нынешних незначительных 3 процентов до примерно 37 процентов через несколько миллиардов лет благодаря миграции его спутников наружу.

Затем они взглянули на Сатурн. и обнаружили, что его нынешний наклон в 26,7 градуса может быть результатом быстрой миграции его крупнейшего спутника, Титана. Они обнаружили, что это могло произойти, почти не влияя на скорость вращения планеты.

Очевидно, что это вызвало вопросы о самой наклоненной планете в Солнечной системе. Поэтому команда провела моделирование гипотетической системы Урана, чтобы определить, может ли подобный механизм объяснить ее особенности.

Миграция спутников не является чем-то необычным. Наша собственная Луна в настоящее время удаляется от Земли со скоростью около 4 сантиметров (1,6 дюйма) в год. Тела, вращающиеся вокруг общего центра тяжести, воздействуют друг на друга приливной силой, которая постепенно замедляет их вращение. В свою очередь, это ослабляет хватку гравитации, так что расстояние между двумя телами увеличивается.

Возвращаясь к Урану, команда выполнила моделирование с рядом параметров, включая массу гипотетической луны. И они обнаружили, что спутник с минимальной массой примерно в два раза меньше земной Луны может наклонить Уран на 90 градусов, если он мигрирует более чем в 10 раз по радиусу Урана со скоростью более 6 сантиметров в год.

Тем не менее, более крупный спутник размером, сравнимым с Ганимедом, с большей вероятностью в симуляциях вызывал наклон и вращение, которые мы наблюдаем сегодня на Уране. Однако минимальная масса — около половины земной Луны — примерно в четыре раза превышает совокупную массу известных в настоящее время спутников Урана.

Работа также объясняет это. При наклоне около 80 градусов Луна дестабилизировалась, вызывая хаотическую фазу для оси вращения, которая закончилась, когда Луна в конечном итоге столкнулась с планетой, фактически «окаменев» осевой наклон и вращение Урана.

«Эта новая картина наклона Урана кажется нам весьма многообещающей», — пишут исследователи.

«Насколько нам известно, это первый случай, когда один механизм способен и наклонить Уран, и превратить его в окаменелость. ось вращения в своем конечном состоянии, не вызывая гигантского удара или других внешних явлений. Большая часть наших успешных запусков достигает пика в местоположении Урана, что является естественным результатом динамики», — продолжают они.

«Это картина также кажется привлекательной как общее явление: Юпитер сегодня вот-вот начнет фазу наклона, Сатурн, возможно, находится на полпути, а Уран завершил бы последнюю стадию с разрушением своего спутника».

Это так. неясно, мог ли Уран иметь спутник достаточно большого размера и с достаточно высокой миграцией скорость для создания этого сценария, и, по словам исследователей, это будет сложно показать с помощью наблюдений.

Тем не менее, лучшее понимание текущей скорости миграции спутников Урана поможет решить эти проблемы. вопросы. Если они мигрируют с высокой скоростью, это может означать, что они образовались из обломков древней Луны после ее разрушения много тысячелетий назад.

Принесите сюда зонд «Уран».

исследование было принято в Астрономия и астрофизика и доступно на arXiv.