Lo studio delle numerose lune del Sistema Solare ha rivelato una grande quantità di informazioni negli ultimi decenni. Questi includono le lune di Giove - 69 delle quali sono state identificate e nominate - Saturno (che ha 62) e Urano (27). In tutti e tre i casi, i satelliti che orbitano attorno a questi giganti gassosi hanno orbite progradi a bassa inclinazione. Tuttavia, all'interno del sistema nettuniano, gli astronomi hanno notato che la situazione era piuttosto diversa.
Rispetto agli altri giganti gassosi, Nettuno ha molti meno satelliti e la maggior parte della massa del sistema è concentrata in un singolo satellite che si ritiene sia stato catturato (ovvero Triton). Secondo un nuovo studio condotto da un team del Weizmann Institute of Science in Israele e del Southwest Research Institute (SwRI) a Boulder, in Colorado, Nettuno potrebbe aver avuto una volta un sistema più massiccio di satelliti, che l'arrivo di Triton potrebbe aver interrotto.
Lo studio, intitolato "L'evoluzione di Tritone con un sistema satellitare nettuniano primordiale", è recentemente apparso su Il diario astrofisico. Il team di ricerca era composto da Raluca Rufu, un astrofisico e geofisico del Weizmann Institute, e da Robin M. Canup, vicepresidente associato della SwRI. Insieme, hanno considerato i modelli di un sistema nettuniano primordiale e come potrebbe essere cambiato grazie all'arrivo di Tritone.
Per molti anni, gli astronomi sono stati dell'opinione che Tritone fosse un tempo un pianeta nano che fu cacciato dalla Cintura di Kuiper e catturato dalla gravità di Nettuno. Questo si basa sulla sua orbita retrograda e molto inclinata (156,885 ° rispetto all'equatore di Nettuno), che contraddice gli attuali modelli di come si formano i giganti gassosi e i loro satelliti. Questi modelli suggeriscono che quando i pianeti giganti accusano il gas, le loro lune si formano da un disco di detriti circostante.
Coerentemente con gli altri giganti gassosi, il più grande di questi satelliti avrebbe orbite progressive, regolari che non sono particolarmente inclini rispetto all'equatore del loro pianeta (in genere inferiore a 1 °). A questo proposito, si ritiene che Triton facesse parte di un binario composto da due oggetti transnettuniani (TNO). Quando avessero superato Nettuno, Tritone sarebbe stato catturato dalla sua gravità e gradualmente sarebbe caduto nella sua orbita attuale.
Come affermano il dott. Rufu e il dott. Canup nel loro studio, l'arrivo di questo enorme satellite avrebbe probabilmente causato molte perturbazioni nel sistema nettuniano e influenzato la sua evoluzione. Ciò consisteva nel loro esplorare il modo in cui le interazioni - come lo scattering o le collisioni - tra i precedenti satelliti di Triton e Nettuno avrebbero modificato l'orbita e la massa di Triton, così come il sistema in generale. Come spiegano:
"Valutiamo se le collisioni tra i satelliti primordiali sono abbastanza dirompenti da creare un disco di detriti che accelererebbe la circolarizzazione di Triton, o se Triton subirebbe prima un impatto dirompente. Cerchiamo di trovare la massa del sistema satellitare primordiale che produrrebbe l'attuale architettura del sistema nettuniano. "
Per testare come il sistema nettuniano avrebbe potuto evolversi, hanno preso in considerazione diversi tipi di sistemi satellitari primordiali. Questo includeva uno che era coerente con l'attuale sistema di Urano, costituito da satelliti progati con una razione di massa simile alle più grandi lune di Urano - Ariel, Umbriel, Titania e Oberon - nonché uno che era più o meno massiccio. Hanno quindi condotto simulazioni per determinare come l'arrivo di Triton avrebbe alterato questi sistemi.
Queste simulazioni si basavano su leggi sul ridimensionamento delle perturbazioni che consideravano come gli impatti non funzionanti tra Triton e altri corpi avrebbero portato a una ridistribuzione della materia nel sistema. Ciò che hanno scoperto, dopo 200 simulazioni, era che un sistema che aveva un rapporto di massa simile all'attuale sistema uraniano (o più piccolo) sarebbe stato molto probabilmente in grado di produrre l'attuale sistema nettuniano. Come affermano:
"Scopriamo che un precedente sistema satellitare con un rapporto di massa simile al sistema uraniano o inferiore ha una sostanziale probabilità di riprodurre l'attuale sistema nettuniano, mentre un sistema più massiccio ha una bassa probabilità di portare alla configurazione attuale."
Hanno anche scoperto che l'interazione di Triton con un precedente sistema satellitare offre anche una potenziale spiegazione di come la sua orbita iniziale avrebbe potuto essere ridotta abbastanza velocemente da preservare le orbite di piccoli satelliti irregolari. Questi corpi simili a Nereidi sarebbero stati altrimenti espulsi dalle loro orbite mentre le forze di marea tra Nettuno e Tritone facevano assumere a Tritone la sua orbita attuale.
In definitiva, questo studio non offre solo una possibile spiegazione del perché il sistema di satelliti di Nettuno differisce da quello di altri giganti gassosi; indica anche che la vicinanza di Nettuno alla fascia di Kuiper è ciò che è responsabile. Un tempo, Nettuno potrebbe aver avuto un sistema di lune che erano molto simili a quelle di Giove, Saturno e Urano. Ma dal momento che è ben posizionato per raccogliere oggetti nani di dimensioni planetarie cacciati dalla Cintura di Kuiper, questo è cambiato.
Guardando al futuro, Rufu e Canup indicano che sono necessari ulteriori studi per far luce sulla prima evoluzione di Triton come satellite nettuniano. In sostanza, ci sono ancora domande senza risposta sugli effetti che il sistema di satelliti preesistenti ha avuto su Triton e su quanto fossero stabili i suoi satelliti progradi irregolari.
Questi risultati sono stati anche presentati dal dott. Rufu e dal dott. Canup durante la 48a Conferenza sulla scienza lunare e planetaria, che si è tenuta a Woodlands, in Texas, lo scorso marzo.
