Gassgiganten Jupiter, som ble navngitt til ære for gudenes konge i den romerske panteon, har alltid levd opp til navnet. I tillegg til å være den største planeten i solsystemet - med to og en halv ganger massen av alle de andre planetene kombinert - har den også et utrolig kraftig magnetfelt og de mest intense stormene av en hvilken som helst planet i solsystemet.
Dessuten er det hjem til noen av de største månene i solsystemet (kjent som de galileiske månene), og har mer kjente måner enn noen annen planet. Og takket være en fersk undersøkelse ledet av Scott S. Sheppard fra Carnegie Institution of Science, er tolv måner blitt oppdaget. Dette bringer det totale antall kjente måner rundt Jupiter til 79, og kan gi ny innsikt i solsystemets historie.
Teamet ble ledet av Scott S. Sheppard og inkluderte Dave Tholen (University of Hawaii) og Chad Trujillo (Northern Arizona University). Det var dette teamet som først antydet eksistensen av en massiv planet i de ytre delene av solsystemet (Planet 9 eller Planet X) i 2014, basert på den uvanlige oppførselen til visse populasjoner av ekstreme Trans-Neptunian Objects (eTNOs).
Merkelig nok var det mens Sheppard og kollegene hans jaktet på denne unnvikende planeten at de oppdaget den første av disse nye månene i 2017. Som Sheppard forklarte i en fersk Carnegie-pressemelding:
“Jupiter var tilfeldigvis på himmelen i nærheten av søkefeltene der vi lette etter ekstremt fjerne solsystemobjekter, så vi serendipitøst kunne se etter nye måner rundt Jupiter, mens vi samtidig lette etter planeter i utkanten av vår sol System."
De første funnene ble gjort ved hjelp av det 4-meters teleskopet Blanco ved Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile. De ble deretter bekreftet ved hjelp av Dark Energy Camera (DECam), som ble lagt til Blanco-teleskopet som tidligere av Dark Energy Survey. Ytterligere data ble levert av Carnegie Observatories 6,5 meter Magellan Telescopes.
Banene til de nyoppdagede månene ble deretter beregnet av Gareth Williams fra International Astronomical Union's Minor Planet Center (MPC), basert på teamets observasjoner. "Det krever flere observasjoner for å bekrefte at et objekt faktisk går i bane rundt Jupiter," sa han. "Så, hele prosessen tok et år."
Som du ser av bildet over, er to av de nyoppdagede månene (indikert med blått) en del av den indre gruppen som har progradbaner (dvs. at de går i samme retning som planetens rotasjon). De fullfører en enkelt bane på litt under et år, og har lignende baneavstander og hellingsvinkler. Dette er en mulig indikasjon på at disse månene er fragmenter av en større måne som ble brutt fra hverandre, muligens på grunn av en kollisjon.
Ni av nymånene (indikert med rødt) er en del av den fjerne ytre gruppen som har retrogradde baner, noe som betyr at de går i motsatt retning av Jupiters rotasjon. Disse månene tar omtrent to år å fullføre en enkelt bane av Jupiter og er gruppert i tre orbitale grupper som har lignende avstander og tilbøyeligheter. Som sådan antas de også å være rester av tre større måner som gikk i stykker på grunn av tidligere kollisjoner.
Teamet observerte en annen måne som ikke passer inn i noen av gruppene, og er i motsetning til noen kjent måne som kretser rundt Jupiter. Denne "oddballmånen" er fjernere og mer tilbøyelig enn de utgravde månene og tar omtrent halvannet år å bane Jupiter, noe som betyr at bane krysser de ytre retrogradsmånene. På grunn av dette er det mye mer sannsynlig at frontkollisjoner oppstår med de retrograde månene, som går i motsatt retning.
Omkringa til denne oddballmånen ble også bekreftet av Bob Jacobson og Marina Brozovic ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i 2017. Dette var delvis motivert for å sikre at månen ikke ville gå tapt før den ankom det forutsagte stedet i sin bane under utvinningen observasjoner gjort i 2018. Som Sheppard forklarte,
”Den andre oppdagelsen vår er en skikkelig oddball og har en bane som ingen andre kjente joviske måne. Det er også sannsynlig at Jupiters minste kjente måne har mindre enn en kilometer i diameter ... Dette er en ustabil situasjon. Før-på-kollisjoner ville raskt gå i stykker og slipe gjenstandene ned til støv. ”
Også her tror teamet at denne månen kan være restene av en en gang større måne; i dette tilfellet en som hadde en prograd bane som dannet noen av de retrograde månene gjennom tidligere kollisjoner. Oddballmånen har allerede et foreslått navn på det - Valetudo, etter Jupiters oldebarn, gudinnen for helse og hygiene i den romerske panteon.
I tillegg til å legge til Jupiters samlede månetall, kunne studien av hva som formet disse månens orbitalhistorier lære forskere mye om den tidligste perioden av solsystemet. For eksempel tyder det faktum at de minste månene i Jupiters forskjellige orbitale grupper (prograd, retrograd) fremdeles er rikelig antyder at kollisjonene som skapte dem skjedde etter epoken med planetdannelse.
I følge den nebulære hypotesen om dannelse av solsystemet, var solen fremdeles omgitt av en roterende protoplanetær skive på dette tidspunktet - dvs. gassen og støvet som planetene dannet seg fra. På grunn av størrelsene - 1 til 3 km - ville disse månene blitt mer påvirket av omliggende gass og støv, noe som ville ha satt et drag på banene deres og fått dem til å falle innover mot Jupiter.
Det faktum at disse månene fremdeles eksisterer, viser at de sannsynligvis dannet seg etter at denne gassen og støvet ble spredt. I så måte er disse månene omtrent som tidskapsler eller geologiske poster, og bevarer deler av Jupiters (og solsystemets) historie om dannelse og evolusjon.
Denne forskningen ble delvis finansiert av en NASA Planetary Astronomy-bevilgning, og ble muliggjort takket være bistand fra flere observatorier. Disse inkluderer det 4 meter store Discovery Channel-teleskopet ved Lowell Observatory Arizona, det 8 meter store Subaru-teleskopet og University of Hawaiis 2,2 meter teleskop, og det 8 meter store Gemini-teleskopet på Hawaii.
