Загадковий супутник Тритон
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Тритон, супутник Нептуна, виявили у 60-сантиметровий рефлектор У. Ласселом 10 жовтня 1846 року, через 17 днів після відкриття самого Нептуна. Орбіта супутника виявилася надзвичайною. Вона нахилена на 20° до екватора планети, рух по зворотній орбіті. Крім Тритона зворотний рух мають лише чотири зовнішні маленькі супутники Юпітера і супутник Сатурна Феба. Більшість супутників рухаються орбітами, слабко нахиленими до екватора планети (22 супутника з 33).
Оскільки блиск Тритона під час середнього протистояння близько 14-ї зіркової величини, було ясно, що це один із найбільших супутників у Сонячній системі. Вважатимемо альбедо Тритона, рівним альбедо Марса. Перебуваючи в 20 разів далі від Сонця, ніж Марс, Тритон висвітлюється Сонцем в 400 разів слабше, а через віддаленість від Землі він повинен здаватися ще в 3600 разів слабшим, ніж Марс у середньому протистоянні. Якщо припустити, що розміри Тритона такі ж, як і Марса, то супутник повинен бути в 1440000 разів, тобто на 15,5 зіркової величини, слабше Марса. Приблизно так воно і є. Отже, за своїми розмірами Тритон можна порівняти з Марсом.
Але потрібно точніше дізнатися розміри Тритона. Такі спроби робилися не раз, але не призводили до досить точних результатів, оскільки видимий діаметр Тритона на середній відстані від Землі дорівнює приблизно 0,2″. Е. Пікерінг в 1879 з фотометричних вимірювань визначив діаметр Тритона в 3630 км (трохи більше Місяця) , через 65 років Р. Рессел тим самим шляхом знайшов його рівним 4500 км, а 1952 року Дж. Койпер оцінив їх у 5000 км.
1955 року Койпер застосував для вимірювання діаметра Тритона (а також інших супутників та астероїдів) спеціальний прилад — дискомір, встановлений на найбільшому телескопі того часу — 5-метровому рефлекторі. Результат виявився ближчим до початкового виміру Пікерінга: Койпер отримав значення діаметра Тритона 3770 км.
Не менше труднощів виявило визначення маси Тритона. Її доводилося обчислювати за невеликими відхиленнями в русі Нептуна, викликаним тяжінням супутника. С. Нікольсон в 1931 році знайшов її рівною 1/290 маси Нептуна, а якщо виключити дві фотографії низької точності, то виходило 1/190 маси планети. Це означало, що після Місяця Тритон — найпотужніший супутник по відношенню до своєї планети. Нагадаємо, що маса Місяця становить приблизно 1/81 маси Землі, а маса іншого великого супутника – Титана дорівнює лише 1/4000 маси Сатурна. Та й в абсолютних одиницях Тритон виявлявся найпотужнішим супутником у Сонячній системі, будучи в 2—3 рази масивнішим за Ганімед і Титан.
У 1943 році американський астроном Г. Олден опрацював спостереження Нептуна за 1939-1943 роки і отримав нову оцінку маси Тритона – 4/750 маси Нептуна. Тепер Тритон зрівнявся по масі з Титаном, трохи поступався Ганімеду і вдвічі перевершував масу Місяця. Якщо вважати цю оцінку правильною або хоча б правильною по порядку величини, то, враховуючи, що діаметр супутника 3770 км, його середня щільність має бути 4,8 г/см3.
Тим часом залишкова шестірка великих супутників планет різко поділяються на дві групи: місяцеподібні (середня щільність 3,3—3,5 г/см3), куди входять Місяць, Іо та Європа, і льодоподібні (середня щільність 1,4—2,0 г /см3), до яких можна віднести Ганімед, Каллісто і Титан. Тритон випадає із цієї класифікації.
Однак немає абсолютно ніякої впевненості в точності визначення як діаметра, так і маси Тритона. Крім малих кутових розмірів, спостереженню супутника заважає близькість яскравого Нептуна. Нещодавно американський астроном У. Хартман заново оцінив діаметр Тритона. Тритон виявився найбільшим супутником у Сонячній системі, але вже не за масою, а за діаметром – 6000 км. Якщо ця оцінка вірна, то середня щільність Тритону буде вже 1,2 г/см3. З найгустішого супутника Сонячної системи Тритон стає найпухлішим і його можна тоді віднести до льодоподібних супутників.
Таким чином, про Тритон ми знаємо менше, ніж навіть про малі супутники Юпітера, Сатурна та Урана. А вивчити властивості Тритона потрібно, хоча б для з’ясування походження супутників та причини їхнього поділу на два класи за щільністю.
Не пояснено й особливості орбіти Тритона. Ще 1936 року Р. Літтльтон висунув цікаву гіпотезу у тому, що Плутон був колись супутником Нептуна. Однак взаємодія Плутона з іншим масивним супутником — Тритоном «погано» скінчилася для обох. Плутон був викинутий із системи Нептуна і став самостійною планетою, а Тритон, який спочатку рухався орбітою, що лежала близько до площини екватора Нептуна, і мав прямий рух, перейшов на свою сучасну орбіту зі зворотним рухом і сильним нахилом. Ця гіпотеза продовжує обговорюватися й досі, хоча серйозного аналізу її зроблено не було.
Загадки найдальшого супутника Сонячної системи ще чекають на своє вирішення.
Автор: В. А. Бронштейн, кандидат фізико-математичних наук.