Астрономия

Три из четырех крупнейших спутников Юпитера известны «согласованностью» своего обращения вокруг Юпитера: пока Ганимед совершает полный оборот, Европа описывает два круга, а Ио — четыре. Только Каллисто нарушает гармонию и движется «по-своему», и недавно этому предложили новое объяснение: возможно, так сложилось из-за неоднородности того газопылевого облака, в котором эти луны формировались.

Периоды обращения Ганимеда, Европы и Ио вокруг Юпитера составляют, соответственно, 172, 85 и 42,5 часа. То есть у каждого более близкого к планете спутника оборот длится практически ровно в два раза меньше. Так бывает далеко не всегда, а только в случае вхождения небесных тел в орбитальный резонанс: гравитационное взаимодействие постепенно заставляет их «синхронизировать» свое движение.

По общепринятой версии, в системе Юпитера так произошло миллиарды лет назад во время миграции лун: изначально они сформировались дальше от Юпитера, под влиянием окружавшего планету газопылевого диска постепенно смещались ближе и благодаря этому стали друг с другом так взаимодействовать.

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.

Именно этому исследователи Солнечной системы давно ищут объяснение. Есть мнение, что Каллисто могла появиться позже или формироваться медленнее всех и потому не успела сместиться к Юпитеру одновременно с остальными. Недавно астрофизики из Калифорнийского технологического института (США) предложили альтернативный вариант развития событий и описали его в недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org.

По их версии, причина кроется в том диске вещества, которое окружало молодой Юпитер и послужило «строительным материалом» для всех четырех его лун. Этот диск был неоднородным, предполагают астрофизики: в нем могла образоваться локальная «выпуклость» — зона повышенного давления и плотности. По мнению ученых, она стала преградой на пути мигрировавших спутников и в конце концов обособила Каллисто.

Как показало компьютерное моделирование, Ио, Европа и Ганимед преодолели это препятствие с помощью друг друга, но захватить с собой Каллисто им не удалось: Ганимед поначалу вступил с ним в орбитальный резонанс, но этот союз оказался некрепким — две массивные луны не смогли сохранить свою связь, и в итоге Ганимед перебрался через «горку», но Каллисто остался за ней.

Стоит добавить, что подобные «выпуклости» повсеместно наблюдают в протопланетных дисках вокруг молодых звезд. Один из ярких примеров — система HL Тельца: напоминающий виниловую пластинку диск со множеством тонких колец. Это показывает неравномерность распределения вещества.