Космический телескоп НАСА «Хаббл» запечатлел изысканные детали кольцевой системы в этом наблюдении 2019 года. Международная группа астрономов под руководством Эдварда Эштона обнаружила 62 новые луны вокруг Сатурна, используя метод «сдвига и суммирования», который позволяет усилить слабые сигналы небольших лун. Credit: NASA, ESA, A. Simon (GSFC), M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL Team
Международная группа астрономов обнаружила 62 новые луны вокруг Сатурна, используя инновационную методику. Эти нерегулярные луны увеличивают общее число лун Сатурна до 145, что превышает число лун Юпитера, и позволяют понять историю столкновений в лунной системе планеты.
В результате работы международной группы астрономов было обнаружено 62 новые луны Сатурна, что позволило ему вновь выйти на первое место в «лунной гонке» вокруг планет-гигантов нашей Солнечной системы. В состав группы, возглавляемой Эдвардом Эштоном (Edward Ashton) (в настоящее время постдокторант тайваньского Института астрономии и астрофизики Academia Sinica), входят профессора Бретт Гладман (Brett Gladman) (факультет физики и астрономии Университета Британской Колумбии), Майк Александерсен (Mike Alexandersen) (Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики), Жан-Марк Пети (Jean-Marc Petit) (Обсерватория Безансона) и Мэтью Бодуэн (Matthew Beaudoin) (Университет Британской Колумбии).
За последние два десятилетия окрестности Сатурна неоднократно исследовались на предмет наличия лун с возрастающей чувствительностью. В последнем исследовании команда доктора Эштона использовала метод, известный как «сдвиг и укладка», для поиска более слабых (и, следовательно, меньших по размеру) сатурнианских лун. Этот метод уже использовался для поиска лун вокруг Нептуна и Урана, но никогда не применялся для Сатурна. Смещение набора последовательных изображений со скоростью перемещения Луны по небосводу приводит к усилению сигнала Луны при объединении всех данных, что позволяет лунам, которые были слишком слабыми для наблюдения на отдельных изображениях, стать видимыми на «сложенном» изображении. В работе использовались данные, полученные с помощью Канадско-Франко-Гавайского телескопа (CFHT) на вершине Мауна-Кеа (Гавайи) в период с 2019 по 2021 год. Путем сдвига и суммирования множества последовательных изображений, полученных в течение трехчасовых интервалов, удалось обнаружить луны Сатурна диаметром до 2,5 км.
Траектории движения четырех новых лун по орбите Сатурна (черный круг в центре) в период 2019-2021 гг. Цветными точками отмечено наблюдаемое положение каждой луны; пунктирная кривая показывает орбиту, которая их соединяет. Credit: University of British Columbia
Первоначальный поиск лун был проведен в 2019 году, когда Эштон и Бодуэн были студентами Университета Британской Колумбии. Они обнаружили луны в ходе тщательного поиска по глубоким снимкам CFHT, полученным в том году. Однако просто обнаружить на небе объект вблизи Сатурна недостаточно, чтобы с уверенностью сказать, что это луна; в принципе, это может быть астероид, случайно проходящий вблизи планеты (хотя это маловероятно). Для полной уверенности необходимо проследить за объектом в течение нескольких лет, прежде чем можно будет установить, что он точно вращается вокруг планеты. После кропотливой работы по сопоставлению объектов, обнаруженных в разные ночи в течение двух лет, команде удалось отследить 63 объекта, подтвердив тем самым, что они являются новыми лунами. Одна из новых лун, получившая обозначение S/2019 S 1, была объявлена еще в 2021 году, а остальные — в последние несколько недель. Некоторые из связанных орбит были идентифицированы командой с прошлыми наблюдениями многолетней давности, в которых некоторые из этих лун были замечены мельком (но не были отслежены достаточно долго, чтобы установить их орбиту вокруг Сатурна).
«Отслеживание этих лун заставляет меня вспомнить детскую игру «Точка за точкой», потому что мы должны связать различные появления этих лун в наших данных с жизнеспособной орбитой, — объясняет Эдвард Эштон, — но на одной странице находится около 100 различных игр, и вы не знаете, какая точка относится к какому пазлу».
Все новые луны относятся к классу нерегулярных лун, которые, как считается, были изначально захвачены планетой-хозяином очень давно. Иррегулярные луны характеризуются большими, эллиптическими и наклонными орбитами по сравнению с обычными лунами. Число известных нерегулярных лун Сатурна увеличилось более чем в два раза и достигло 121, в то время как до начала поисков было известно 58. С учетом 24 регулярных лун число признанных (Международным астрономическим союзом) лун, обращающихся вокруг Сатурна, достигло 145. Новые открытия привели к многочисленным вехам в истории окольцованной планеты. Сатурн не только вернул себе звание планеты с наибольшим количеством известных лун (обогнав Юпитер с 95 признанными лунами), но и стал первой планетой, у которой обнаружено более 100 лун.
Неправильные луны объединяются в орбитальные группы в зависимости от наклона их орбит. В Сатурнианской системе существует три таких группы, названия которых взяты из различных мифологий: инуитская, галльская и гораздо более населенная норвежская. Например, три новых открытия относятся к группе Инуитов: S/2019 S 1, S/2020 S 1 и S/2005 S 4 имеют очень маленькие орбиты, наклоненные аналогично орбитам ранее известных более крупных неправильных лун Кивиука и Иджирака. Все новые луны попадают в одну из трех известных групп, причем группа Норса вновь является наиболее населенной среди новых лун. Предполагается, что эти группы возникли в результате столкновений, причем нынешние луны в той или иной группе являются остатками одного или нескольких столкновений с первоначально захваченными лунами. Таким образом, лучшее понимание орбитального распределения позволяет понять историю столкновений в системе нерегулярных лун Сатурна.
Основываясь на своих предыдущих исследованиях этих лун, команда предположила, что большое количество малых лун на ретроградных орбитах является результатом относительно недавнего (с астрономической точки зрения — за последние 100 млн. лет) разрушения неправильной луны умеренного размера, которая теперь разбита на множество фрагментов, каталогизируемых в группе Норс.
Как поясняет профессор Гладман, «по мере того как мы продвигаемся к пределу возможностей современных телескопов, мы находим все больше доказательств того, что луна умеренного размера, вращающаяся вокруг Сатурна по обратной орбите, была разнесена на части около 100 млн. лет назад».
