Good Mood

Plutos fyra små månar kanske inte är födda samtidigt som deras större syskon, Charon., Medan tidigare studier förutspådde att alla fem naturliga satelliter sprang från Pluto efter en jätte inverkan krossade in i dvärgplaneten, tyder ny forskning på att en sekund, efterföljande kollision kan ha bildat de minsta satelliterna.

forskningen, utförd av Benjamin Bromley (University of Utah) och Scott Kenyon (Centrum för astrofysik, Harvard& Smithsonian), visas i August Astronomical Journal (full preprint här).

att göra månar

Charon upptäcktes först 1978., Månen är så stor jämfört med sin planet att tyngdpunkten av paret är utanför Pluto, vilket leder många att hänvisa till de två som ett binärt system. Systemets fyra mindre månar-Styx, Nix, Kerebos och Hydra — upptäcktes inte förrän 2006, efter att NASA: s New Horizons-uppdrag redan hade börjat sin tioåriga resa till det yttre solsystemet.

så tidigt som 1980-talet hade forskare föreslagit att Charon kom samman efter att ett objekt krossades i Pluto. Andra simuleringar föreslog att de fyra mindre månarna kunde vara skräp från samma inverkan. Men det fanns några problem med det senare scenariot.,

” om de små månarna bildade med Pluto och Charon, skulle de ha problem med att överleva de förändrade gravitationsdragningarna när Pluto och Charon bosatte sig från sitt dramatiska ursprung”, förklarar Bromley. Parets starka tidvatteninteraktioner drev dem långsamt ifrån varandra efter deras bildning och cirkulariserade sina banor. ”Effekten av denna yttre dans — och dess gravitationstryck och drag — skulle ha rensat ut den region där några av månarna är idag”, tillägger Bromley.,

New Horizons teammedlem Mark Showalter, som ledde observationskampanjen som upptäckte två av månarna men inte var inblandad i den aktuella studien, uttryckte det i enkla termer: ”det är svårt att få materialet där och det är svårt att hålla det där.”

sporrade delvis av de nya observationerna, Bromley bestämde sig för att undersöka om de fyra satelliterna kunde ha fötts i en andra smashup., Med Kenyon fann Bromley att en provkropp på minst 1018 kg, ungefär 1000 gånger mindre massiv än Pluto eller Charon, kunde ha skurit de fyra månarna från ytan av en av de binära världarna.

”detta verkar vara en elegant lösning på problemen med de tidigare modellerna”, säger Showalter.

”en Elegant lösning”

i många år uppträdde de två närliggande världarna som ett enda objekt tills astronomen James Christy insåg att Pluto verkade långsträckt i vissa bilder — och att förlängningen ändrade riktning över Plutos rotationsperiod.,

Pluto och Charon är ungefär lika stora i både radie och massa, men när nya horisonter flög förbi i 2015 avslöjade det att de två världarna är ganska olika. Medan Pluto är belagd med metanis, Charon är mestadels rock, med endast en fläck av röd is på dess yta. Delar av Pluto hade få kratrar, vilket tyder på att dess yta fortsätter att utvecklas långt efter att forskare trodde att det skulle ha gått och lagt sig. Charon har å andra sidan ett kraterfyllt landskap som är lika gammalt som själva solsystemet.,

nya horisonter fick också en kort glimt av de fyra små månarna, vilket avslöjade deras snabba spinn och ovanliga, tippade orienteringar.

fascinerad, Bromley och Kenyon bestämde sig för att undersöka den klassiska modellen som krävde att alla fem månar skulle bildas från samma inverkan. Födelsen av de små månarna kräver en påverkan som skulle mata ut minst 1018 kg material från Charon (liknar själva provkroppens massa), även om osäkerheter om provkroppens sammansättning och Charon påverkar uppskattningens precision., Forskarna satte sig om att försöka bestämma hur stort ett sådant objekt skulle vara.

att spola tillbaka solsystemet 4,5 miljarder år till början är en komplex process; en enda förändring kan resultera i helt nya scenarier. Så forskare förlitar sig på sannolikheten att ta reda på vad som sannolikt hände.

”det handlar om oddsen för en inverkan, som inte är bra att börja med, säger Bromley. Det beror på att mindre föremål överträffar sina större syskon i Kuiperbältet., Forskarna var också tvungna att beräkna vilken kropp som påverkades, Charon eller Pluto. Plutos större storlek betyder att det är ett mer sannolikt mål än månen, men dess större storlek kräver en större KBO för att skära ut rätt mängd material.

forskarna fann att en direkt träff av ett 50-kilometer (30-mil) objekt var det mest sannolika scenariot, men en välriktad 30-kilometer kula kunde ha kastat ut tillräckligt med material för att bygga månarna om det slog Charon precis rätt.,

söker efter tecken på en gammal inverkan

men om en massiv KBO kolliderade för länge sedan med rocky Charon, skulle det ha lämnat ett märke? Forskarna tror det. Bromley säger att han och Kenyon hade hittat en potentiell kandidat, dorothykratern med 240 km diameter. Även om objektet som bildade Dorothy sannolikt skulle ha varit för litet, bara 20 km över, innebär brist på kunskap om Charons inre att det kan ha varit större och inte helt räknas ut.,

Showalter är dock lite skeptiskt att Charons yta visar tecken på en sådan inverkan. ”Modellen förutspår att det fanns en, och bara en, inverkan på Charon som var tillräckligt stor för att bilda de små månarna”, säger han. Han skulle då förvänta sig att det ska finnas en enda, exceptionellt stor krater på Charon, men ingen sticker ut., ”Det är lite svårt att säga att Charons yta verkligen ger några direkta bevis till stöd för denna modell”, säger Showalter. ”Men vi kan inte utesluta det.”

en annan oro Showalter höjer är att två stora objekt skulle ha varit tvungna att kollidera med Pluto — systemet, en för att bilda Charon och den andra för att skapa de andra månarna-ett osannolikt scenario. ”Som ordspråket säger slår blixten inte två gånger på samma plats”, säger han. Ändå tillägger han, ”i verkligheten, ibland gör det.,”

Bromley och Kenyon planerar att fortsätta sina undersökningar, och Showalter säger också, ” det finns fortfarande mer arbete att göra.”