gov-civil-vilareal.ptDer Tanz von Neptuns Wassergeistmonden
>Neptun ist ein interessanter Planet. Und das ist ein wenig irritierend, denn es ist so weit weg, dass es wirklich schwer ist, es im Detail zu beobachten. Es ist 30-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde, was bedeutet, dass es nur 1/900stel so viel Licht bekommt wie wir (und dann reflektiert es dieses Licht und sendet es zurück zu uns, um es weiter zu dimmen). Das Studium seiner Monde ist noch schwieriger, weil sie so viel kleiner und folglich lichtschwächer sind.
Trotzdem wollten einige Astronomen die Monde untersuchen, um herauszufinden, was sie über ihre Umlaufbahnen herausfinden konnten. Das kann manchmal viel über die Geschichte der Monde sagen ( wie bei Neptuns Mond Hippocamp ).
In diesem Fall betrachtete ein Team dinky Naiad und Thalassa , beide längliche Kartoffeln von etwa 100 km Länge (und benannt nach griechischen Wassergottheiten, nach Neptuns Rolle als Meeresgott). Sie sind die innersten bekannten neptunischen Monde mit fast kreisförmigen Umlaufbahnen von 48.200 und 50.075 km von Neptuns Zentrum (das ist die übliche Methode zur Messung der Orbitalgröße; Neptun hat einen Radius von knapp 25.000 km). Wenn diese beiden Monde in derselben Ebene kreisten, würden sie weniger als 2000 km voneinander entfernt passieren. Im Laufe der Zeit würde ihre gravitative Wechselwirkung miteinander, so schwach sie auch sein mag, sie wahrscheinlich in unterschiedliche Umlaufbahnen zwingen. Wie können sie also in den Umlaufbahnen sein, die sie sind?
Größenvergleich zwischen Erde (links) und Neptun (rechts). Kredit: NASA / jcpag2012 und wikimedia
Die Wissenschaftler haben sich die Bahnen sehr genau angeschaut , unter Verwendung von Daten von Hubble, Voyager 2 und bodengestützten Zielfernrohren hier auf der Erde aus den Jahren 1981 – 2016. Das ist eine sehr lange Basislinie, genug, um die Orbitaleigenschaften wirklich gut in den Griff zu bekommen.
Was sie gefunden haben, ist ziemlich cool. Die Bahn von Thalassa befindet sich fast direkt über dem Äquator von Neptun, der nur um 0,1° geneigt ist. Aber die Umlaufbahn von Naiad ist um etwa 4,7° geneigt. Dies ist seit einiger Zeit bekannt, aber anhand der von ihnen berechneten aktualisierten Zahlen fanden sie heraus, dass sich die beiden Objekte in einer sogenannten Resonanz befinden, was bedeutet, dass die Umlaufbahnen in ein regelmäßiges Muster zueinander fallen.
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Jedes Mal, wenn Naiad Thalassa auf der Innenbahn passiert, ist es an dem Punkt in seiner Umlaufbahn, an dem es entweder am meisten nach oben oder unten gekippt ist. Anstatt also wirklich nahe an Thalassa vorbeizukommen, befindet es sich entweder darüber (in Richtung Neptuns Norden) oder darunter, wodurch der Abstand zwischen ihnen maximiert und die Gravitationswechselwirkung minimiert wird. Die Bahnen sind genau so ausgerichtet, dass Naiad zweimal hintereinander darüber, dann zweimal hintereinander darunter und immer weiter vorbeifährt.
Dieses Video soll helfen . Die Animation zeigt Ihnen die Ansicht, als ob Sie Neptun zusammen mit Thalassa umkreisen würden, und zeigt Naiads Bewegung relativ dazu.
Es ist, als würden sich zwei Rennwagen auf einer Rundstrecke mit fast, aber nicht ganz gleicher Geschwindigkeit bewegen. Von der Tribüne aus sieht man sie beide herumschreien, einer mit etwa 200 km/h und der andere mit 199. Von dem langsameren Auto aus sieht man das andere Auto jedoch nur mit 1 km/h an Ihnen vorbeifahren, was ziemlich langsam ist.
Stellen Sie sich nun vor, die innere Schiene ist schräg, mit einer Seite höher als die andere. Von dem äußeren (langsameren) Auto aus würden Sie sehen, wie das innere Auto langsam an Ihnen vorbeifährt und einmal pro Umlauf auf und ab hüpft. Das würde ziemlich seltsam aussehen, aber das machen Naiad und Thalassa.
Auch wenn Sie beide beispielsweise 30 Sekunden brauchen, um die Strecke einmal zu umrunden, sieht das äußere Auto, dass sich das innere Auto nur geringfügig schneller bewegt, als es ist es! Geschwindigkeit ist relativ und kann für unser mickriges Gehirn ein wenig verwirrend sein, besonders wenn die Bewegung kreisförmig ist.
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Wie auch immer, dieser Tanz hält Thalassa und Naiad getrennt und ermöglicht es ihnen, aneinander vorbeizukommen, ohne zu kollidieren oder so stark zu zerren, dass sich die Umlaufbahnen ändern. Es ist eine schöne Demonstration der Uhrwerk-Natur der, ähm, Natur.
Ich frage mich, was wir sonst noch über Neptun und seine seltsamen Monde herausfinden werden, wenn wir es mehr studieren? Und oh, wie gerne würde ich einen Orbiter sehen, der sowohl ihn als auch Uranus besucht und sie im Detail und für lange Zeit betrachtet, etwas, das so nah an der Sonne wie wir so sehr schwierig ist. Das äußere Sonnensystem birgt viele Geheimnisse, und es ist längst an der Zeit, sie aufzudecken.
