Scienty

Три крупнейших спутника Юпитера, за исключением одного, демонстрируют согласованное движение по орбитам: пока Ганимед делает один оборот, Европа совершает два, а Ио — четыре. Лишь Каллисто отличается, двигаясь по своей собственной траектории, и недавно для этого было предложено новое объяснение: вероятно, это связано с неоднородностью газопылевого облака, из которого они образовались.

Фото: img.freepik.com

Вращение Ганимеда, Европы и Ио вокруг Юпитера занимает 172, 85 и 42,5 часа соответственно. Таким образом, период обращения спутников, расположенных ближе к планете, обычно составляет примерно половину от времени обращения более удаленных. Однако это справедливо не всегда, а лишь при условии, что небесные тела находятся в орбитальный резонанс: в конечном итоге, взаимное гравитационное притяжение приводит к тому, что их траектории движения начинают согласовываться.

Согласно распространенной гипотезе, эта ситуация сложилась миллиарды лет назад в процессе формирования спутников Юпитера: изначально они возникли на большем удалении от планеты, а затем, под воздействием газопылевого диска, окружавшего Юпитер, переместились ближе, что привело к их взаимодействию.

Только Каллисто каким-то образом удалось этого избежать — луна совершает оборот вокруг газового гиганта за 400 с лишним часов, что уже не ровно вдвое дольше оборота соседнего Ганимеда. Да и расстояние между орбитами этих спутников слишком велико для установления орбитального резонанса.

Ученые, изучающие Солнечную систему, уже давно пытаются найти объяснение этому феномену. Существует предположение, что Каллисто образовалась позже или формировалась более медленными темпами, чем другие спутники, и поэтому не смогла приблизиться к Юпитеру одновременно с ними. Недавно астрофизики из Калифорнийского технологического института (США) выдвинули альтернативную гипотезу о том, как могли развиваться события, и описали его в недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org.

По мнению исследователей, ключевым фактором является диск вещества, который окружал Юпитер в юности и предоставил «строительные блоки» для формирования всех четырех его спутников. Астрофизики полагают, что этот диск не был однородным: в нем, возможно, сформировалась локальная «выпуклость» – область с повышенным давлением и плотностью. Ученые считают, что эта выпуклость выступила в роли барьера для мигрировавших спутников и в конечном итоге привела к выделению Каллисто.

Согласно результатам компьютерного моделирования, Ио, Европа и Ганимед успешно справились с этой задачей благодаря взаимодействию, однако перенести Каллисто с собой не удалось. Изначально Ганимед вошел в орбитальный резонанс с Каллисто, но этот союз оказался непрочным: две крупные луны не смогли поддерживать связь, и в конечном итоге Ганимед преодолел «горку», в то время как Каллисто остался позади.

Подобные образования регулярно обнаруживаются в протопланетных дисках, окружающих молодые звезды. Ярким примером является система HL Тельца: диск, напоминающий виниловую пластинку, имеет множество тонких колец, что свидетельствует о неравномерном распределении вещества.