stringtranslate.com

Полидевк (луна)

Полидевк / ˌ p ɒ l ɪ ˈ dj uː s iː z / , также обозначаемый как Сатурн XXXIV , является небольшим троянским спутником Сатурна, занимающим ведомую точку Лагранжа L 5 Дионы . Он был обнаружен группой ученых по обработке изображений Cassini на снимках, полученных космическим зондом Cassini 21 октября 2004 года. При среднем диаметре около 3 км (1,9 мили) Полидевк, как полагают, имеет гладкую поверхность, покрытую мелкими ледяными частицами, накопленными из криовулканических шлейфов Энцелада . На своей орбите вокруг Сатурна Полидевк периодически дрейфует от точки Лагранжа Дионы из-за гравитационных возмущений со стороны других близлежащих лун Сатурна. Из четырех известных троянских спутников Сатурна Полидевк демонстрирует наибольшее смещение от своей точки Лагранжа.

Открытие

На снимках Полидевка, полученных Кассини 21 октября 2004 года, луна выглядит как тусклое пиксельное пятно, движущееся на фоне неподвижных звезд. Изображения частично затенены ярким сиянием Сатурна, исходящим справа.
Снимки Полидевка, полученные «Кассини» 21 октября 2004 г.

Полидевк был обнаружен группой ученых, изучающих изображения Cassini [a] 24 октября 2004 года во время планового исследования изображений, полученных космическим зондом Cassini ранее 21 октября 2004 года. [4] : 223  Изображения были визуально проверены с помощью метода сравнения миганий , который выявил любые потенциальные луны, которые двигались относительно фоновых звезд. Изображения открытия состояли из четырех кадров, снятых широкоугольной камерой Cassini менее чем за шесть минут, на которых Полидевк двигался со скоростью 3–6 пикселей за кадр. [ g ] [4] : 223  Наблюдаемое движение Полидевка сразу же навело на мысль, что он может вращаться вокруг Сатурна на расстоянии одного из крупных спутников, Дионы , возможно, разделяя его орбиту в коорбитальной конфигурации . [4] : 223 

К 4 ноября 2004 года группа по обработке изображений Cassini получила больше изображений Полидевка, включая два кадра, сделанных 2 ноября 2004 года, и еще два, сделанных на три часа раньше снимков, сделанных при открытии. [ 4] : 223–226  Предварительные определения орбиты с использованием этих изображений подтвердили, что Полидевк был соорбитальным троянским спутником , находящимся вокруг точки Лагранжа L 5 Дионы . [4] : 226  С помощью эфемеридных прогнозов по недавно определенной орбите Полидевка, научная группа по обработке изображений Кассини смогла идентифицировать 52 предварительных обнаружения Полидевка на снимках узкоугольной камеры Кассини , полученных в период с 9 апреля 2004 года по 9 мая 2004 года. [4] : 226  Международный астрономический союз (МАС) объявил об открытии Полидевка 8 ноября 2004 года. [16] Помимо Полидевка, Кассини открыл еще пять объектов, вращающихся вокруг Сатурна в 2004 году: Мефона , Паллена , S/2004 S 3 , S/2004 S 4 и S/2004 S 6. [ 17] : 1226–1227 

После объявления об открытии, Кассини получил новую задачу — начать целевые наблюдения за Полидевком в январе 2005 года, чтобы лучше определить его орбиту. [4] : 226  В 2006 году исследователи обнаружили еще более ранние изображения Полидевка, сделанные Кассини 2 апреля 2004 года, до его открытия. [10] : 695, 702 

Имя

Название Полидевк было одобрено и объявлено рабочей группой МАС по номенклатуре планетных систем 21 января 2005 года. [18] В греческой мифологии Полидевк — это другое имя Поллукса, брата-близнеца Кастора и сына Зевса и Леды . [2] Полидевк также известен по своему официальному римскому цифровому обозначению Сатурн XXXIV (34-й обнаруженный спутник Сатурна), а ранее был известен по своему предварительному обозначению S/2004 S 5 , которое было дано МАС, когда он объявил об открытии спутника. [16] [18]

Орбита

Троянские точки расположены в точках Лагранжа L 4 и L 5 , на орбитальной траектории вторичного объекта Дионы (синяя), вокруг первичного объекта Сатурна (желтая). Все точки Лагранжа выделены красным цветом.
Анимация орбиты либрирующего головастика Полидевка во вращающейся системе отсчета относительно Дионы
  Полидевк  ·   Элен  ·   Дион  ·   Сатурн

Полидевк — внутренний спутник Сатурна, находящийся в одной орбитальной конфигурации с Дионой, что означает, что они находятся на одной орбите. [11] : 261  [19] : 2  Вместе с Дионой и другим своим спутником, Еленой , Полидевк совершает один оборот вокруг Сатурна за 2,74 дня на среднем расстоянии 377 600 км (234 600 миль) от центра планеты, между орбитами Тефии и Реи . [8] Из-за гравитационных возмущений со стороны других близлежащих спутников Сатурна радиус орбиты Полидевка может со временем изменяться на ±7 660 км (4 760 миль). [4] : 232  Его орбита тесно связана с экваториальной плоскостью Сатурна с низким наклоном орбиты 0,2°. [b]

Полидевк имеет слегка эллиптическую орбиту с эксцентриситетом 0,019, что необычно выше эксцентриситета Дионы 0,002. Хотя известно, что эксцентриситет Дионы является результатом ее 1:2 орбитального резонанса с Энцеладом , эффекты этого резонанса слишком слабы, чтобы объяснить относительно высокий эксцентриситет Полидевка. [4] : 233  Одно из возможных объяснений заключается в том, что Полидевк всегда имел эксцентричную орбиту с момента своего образования, поскольку его орбита не сильно менялась за миллиарды лет. [4] : 233 

Полидевк находится вокруг точки Лагранжа L 5 Дионы, отставая на 60° от Дионы на своей орбите, что делает Полидевк троянским спутником Дионы. Точки Лагранжа - это места, где гравитационное притяжение Дионы и Сатурна уравновешивается, что позволяет троянцам Дионы иметь стабильные коорбитальные конфигурации. [20] Другой коорбитальный спутник Дионы, Елена, является трояном, находящимся вокруг точки Лагранжа L 4, опережающей Диону на 60°. Троянские спутники не являются уникальными для Дионы; другой большой спутник Сатурна, Тефия, также имеет два трояна, называемых Телесто и Калипсо , которые находятся в его точках Лагранжа L 4 и L 5 соответственно. [4]

Из-за возмущений, создаваемых другими лунами Сатурна, Полидевк не находится точно в 60° позади Дионы; его угловое расстояние от Дионы колеблется или либрирует со временем. [4] : 231  Из четырех известных троянских лун Сатурна Полидевк либрирует дальше всего от своей точки Лагранжа: его угловое расстояние от Дионы колеблется от 33,9° до 91,4° с периодом 790,931 дня (2,17 года). [10] : 702  [h] Во вращающейся системе отсчета относительно орбиты Дионы Полидевк, по-видимому, движется по петлевой траектории вокруг точки L 5 Дионы из-за его изменяющейся относительной скорости и радиального расстояния от Сатурна на его возмущенной эксцентрической орбите. [4] : 231–232  Видимое петлевое движение Полидевка в сочетании с его либрационным угловым расстоянием от Дионы образует орбиту головастика вокруг точки L 5 Дионы . [4] : 231 

Источник

Предполагается, что Полидевк образовался путем аккреции из остатков мусора, захваченных в точке Лагранжа L 5 Дионы , в аналогичном процессе, который испытывают другие троянские луны Сатурна. Этот процесс, вероятно, имел место на промежуточной стадии формирования лун Сатурна, когда Тефия и Диона еще не закончили формироваться, а газы в околопланетном диске Сатурна стали истощенными . [21] : 2133  [12] : 4  Орбитальные резонансы среднего движения других близлежащих лун, по-видимому, не сыграли значительной роли в формировании троянских лун. [21] : 2139 

Динамическое моделирование формирования троянских лун предполагает, что точки Лагранжа L 4 и L 5 Тефии и Дионы должны были начаться с одинаковым количеством материала для формирования троянских лун примерно одинаковых размеров. [21] : 2136  Однако это не относится к троянцам Дионы, Елене и Полидевку, массы которых существенно различаются более чем на порядок. На данный момент эта асимметрия масс в троянцах L 4 и L 5 Дионы остается необъясненной. [21] : 2139 

Физические характеристики

По состоянию на 2020 год последняя оценка размеров Полидевка составляет 3,50 км × 3,10 км × 2,62 км (2,17 мили × 1,93 мили × 1,63 мили), основанная на разрешенных снимках луны, полученных Кассини в 2015 году. [13] : 7, 30  Эти размеры соответствуют эквивалентному объему среднему диаметру Полидевка 3,06 км (1,90 мили). [13] : 7  Снимки Полидевка с самым высоким разрешением, полученные Кассини в 2015 году, показывают, что он имеет вытянутую форму с относительно плавным краем , отклоняющимся от простого эллипсоида . [13] : 30  Полидевк, предположительно, вращается синхронно со своим орбитальным периодом, подобно остальным троянским лунам Сатурна. [12] : 4 

Мало что известно о других физических свойствах Полидевка, поскольку к нему никогда не приближался Кассини или какая-либо другая космическая миссия к Сатурну. [19] : 3  Из-за его очень малых размеров гравитационные возмущения Полидевка на траектории космического аппарата Кассини и других спутников Сатурна незначительны, что не позволяет измерить массу и плотность луны. [9] : 5  Несмотря на это, исследователи предполагают, что Полидевк имеет плотность, аналогичную плотности малых внутренних лун Сатурна, средняя плотность которых составляет0,5 г/см 3 , [14] [15] : 3  [12] : 2  [19] : 2 

Изображения Полидевка, сделанные Кассини

Небольшой размер Полидевка делает его склонным к разрушению в результате ударных событий . В зависимости от размера и частоты ударных событий в системе Сатурна, Полидевк, как прогнозируется, подвергся по крайней мере одному разрушительному удару за последний миллиард лет. [12] : 11  Это означает, что Полидевк либо очень молод и ему менее миллиарда лет, либо это первичная луна, которая последовательно восстанавливалась после каждого разрушительного удара в течение 4,5 миллиарда лет жизни системы Сатурна. [12] : 13 

Полидевк имеет яркую и, вероятно, гладкую поверхность из-за накопления мелких частиц водяного льда из окружающего кольца E , которое генерируется криовулканическими плюмами Энцелада. [22] [12] : 11  Из-за его небольшого размера любые кратеры на Полидевке были бы полностью погребены под материалом кольца E, придавая ему вид без кратеров, напоминающий Мефону или Паллену . [22] [12] : 11  Его геометрическое альбедо неизвестно, поскольку он никогда не наблюдался при низких фазовых углах . [13] : 10, 30  Снимки Кассини показывают, что Полидевк имеет равномерную яркость поверхности по всему его ведущему и ведомому полушариям. [13] : 23  Его поверхность примерно такая же яркая, как у Дионы, но темнее, чем у Елены. [13] : 23  Троянские луны Тефии демонстрируют схожую разницу в поверхностной яркости, где Калипсо ярче Телесто и Тефии. [13] : 23  Причина этих асимметрий яркости троянских лун Дионы и Тефии остается неизвестной; возможные объяснения включают асимметричное распределение частиц кольца E или недавние столкновения, которые сделали Елену и Калипсо ярче. [13] : 27–28 

Исследование

Кассини — единственная космическая миссия к Сатурну, которая провела целенаправленные наблюдения за Полидевком. [4] За 13 лет миссии Кассини на орбите Сатурна космический аппарат совершил 22 близких сближения на расстоянии 130 000 км (81 000 миль) от Полидевка. [23] Самая близкая встреча Кассини с Полидевком состоялась 17 февраля 2005 года, когда он прошел в 6446,7 км (4005,8 миль) от Полидевка, двигаясь от периапсид . [23] Однако Кассини не сделал ни одного снимка Полидевка в этот день. [24] Единственные встречи, когда Кассини сделал четкие изображения Полидевка, были 22 мая 2006 г., 10 мая 2015 г. и 16 июня 2015 г. на минимальном расстоянии сближения 64 089,9 км (39 823,6 миль), 33 997,8 км (21 125,3 миль) и 34 794,3 км (21 620,2 миль) соответственно. [23] [13] : 31  [i] Два близких сближения Кассини в 2015 г. предоставили первые изображения, на которых Полидевк был больше 10 пикселей в поперечнике. [13] : 30 

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ab В состав научной группы по визуализации Кассини входят (в алфавитном порядке фамилий): Андре Брахич, Джо Бернс, Тони ДельДженио, Люк Доунс, Энди Ингерсолл, Торренс Джонсон, Альфред Макьюэн, Карл Д. Мюррей , Герхард Нойкум, Кэролин Порко , Стив Скуайрес, Питер Томас, Джо Веверка и Боб Уэст. [3]
  2. ^ ab Среднее наклонение орбиты дано относительно локальной плоскости Лапласа Полидевка . [8] [9] : 9  По совпадению, значение наклона плоскости Лапласа близко к среднему наклонению орбиты относительно экватора Сатурна, заданному как0,1774° в Spitale et al. (2006), Таблица 6. [10] : 695, 698. 
  3. ^ Объем рассчитан по радиусу сферы, эквивалентной объему Полидевка1,53 ± 0,20 км , данные Хедмана и др. (2020). [13] : 7 
  4. ^ Масса рассчитана путем умножения объема Полидевка на его предполагаемую плотность500 кг/м 3 по формуле .
  5. ^ Поверхностная гравитация g рассчитывается по формуле , где G — гравитационная постоянная , M — масса тела, а r — радиус тела (или полуось, если оно несферическое). Для Полидевка его масса приблизительно равна8 × 10 12  кг для предполагаемой плотности500 кг/м 3 . Для Полидевка самая длинная полуось1,75 км , [13] : 7  поверхностная гравитация будет около 0,0002 м/с 2 , в то время как для самой короткой (полярной) полуоси Полидевка1,31 км , поверхностная гравитация будет около 0,0003 м/с 2 .
  6. ^ Скорость убегания v e рассчитывается по формуле , где G — гравитационная постоянная , M — масса тела, а r — радиус тела (или полуось, если оно несферическое). Для Полидевка его масса приблизительно равна8 × 10 12  кг для предполагаемой плотности500 кг/м 3 . Для Полидевка самая длинная полуось1,75 км , [13] : 7  скорость убегания будет около 0,0008 км/с, в то время как для самой короткой (полярной) полуоси Полидевка1,31 км , то скорость убегания составит около 0,0009 км/с.
  7. ^ В объявлении об открытии Полидевка в IAUC 8432 ошибочно указано, что он был обнаружен на узкоугольных снимках Кассини 21 октября 2004 года. [16] Все изображения Кассини , содержащие Полидевк от 21 октября 2004 года, были сделаны широкоугольной камерой, как сообщается в работе Мюррея и др. (2005), Таблица 1 [4] : 224–225  и показаны в инструменте унифицированного поиска НАСА «Внешние планеты» для архивных данных Кассини .
  8. ^ Минимальное и максимальное угловое расстояние вычисляется путем добавления –60° (отрицательное, так как L 5 находится позади Дионы) к амплитудам либрации Полидевка –31,41° и +26,06°, полученным Спитале и др. (2006) [10] : 702 
  9. ^ Хедман и др. (2020) перечисляют все разрешенные наблюдения Полидевка с помощью Кассини в Таблице 7, но они приводят только идентификаторы изображений этих наблюдений. [13] : 31  Ввод этих идентификаторов изображений в форму запроса NASA Outer Planets Unified Search показывает дату, когда были сделаны эти изображения.

Ссылки

  1. ^ "Обстоятельства открытия планетарных спутников". Jet Propulsion Laboratory . 23 мая 2023 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2021 г. Получено 5 июня 2023 г.
  2. ^ ab "Planet and Satellite Names and Discoverers". Gazetteer of Planetary Nomenclature . USGS Astrogeology Science Center. Архивировано из оригинала 21 августа 2014 года . Получено 5 июня 2023 года .
  3. ^ "Cassini Imaging Science Team". Центральная лаборатория по работе с изображениями Cassini . NASA. Архивировано из оригинала 5 июля 2022 года . Получено 13 июня 2023 года .
  4. ^ abcdefghijklmnopq Мюррей, CD; Купер, NJ; Эванс, MW; Берл, K. (декабрь 2005 г.). "S/2004 S 5: новый соорбитальный спутник Дионы". Icarus . 179 (1): 222–234. Bibcode :2005Icar..179..222M. doi :10.1016/j.icarus.2005.06.009. S2CID  120102820.
  5. ^ "Polydeuces". Lexico UK English Dictionary . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 24 октября 2021 г.
  6. ^ Лундстрем (1997) Эранос, т. 95
  7. ^ Левин (1971) Аргонавтика Аполлония , т. 1, с. 139
  8. ^ abcd "Planetary Satellite Mean Orbital Parameters". Jet Propulsion Laboratory . Архивировано из оригинала 6 октября 2021 г. Получено 5 июня 2023 г.
  9. ^ abc Якобсон, Роберт А. (ноябрь 2022 г.). «Орбиты главных спутников Сатурна, гравитационное поле системы Сатурна и ориентация полюса Сатурна». The Astronomical Journal . 164 (5): 19. Bibcode :2022AJ....164..199J. doi : 10.3847/1538-3881/ac90c9 . S2CID  252992162. 199.
  10. ^ abcde Spitale, JN; Jacobson, RA; Porco, CC; Owen, WM Jr. (август 2006 г.). «Орбиты малых спутников Сатурна, полученные на основе комбинированных исторических наблюдений и наблюдений с помощью Cassini». The Astronomical Journal . 132 (2): 692–710. Bibcode :2006AJ....132..692S. doi : 10.1086/505206 . S2CID  26603974.
  11. ^ ab Jacobson, RA; Spitale, J.; Porco, CC; Beurle, K.; Cooper, NJ; Evans, MW; Murray, CD (январь 2008 г.). «Пересмотренные орбиты малых внутренних спутников Сатурна». The Astronomical Journal . 135 (1): 261–263. Bibcode :2008AJ....135..261J. doi : 10.1088/0004-6256/135/1/261 . S2CID  26603974.
  12. ^ abcdefghij Россиньоли, Нидерланды; Ди Систо, член парламента; Занарди, М.; Дугаро, А. (июль 2019 г.). «Кратерирование и возраст малых спутников Сатурна». Астрономия и астрофизика . 627 : 14.arXiv : 1904.13011 . Бибкод : 2019A&A...627A..12R. дои : 10.1051/0004-6361/201834660 . S2CID  198473514. А12.
  13. ^ abcdefghijklmnop Хедман, ММ; Хельфенштейн, П.; Чансия, Род-Айленд; Томас, П.; Руссос, Э.; Параникас, К.; и др. (апрель 2020 г.). «Фотометрический анализ малых спутников Сатурна: Эгеон, Мефон и Паллен темные; Хелен и Калипсо яркие». Астрономический журнал . 159 (4): 48. arXiv : 1912.09192 . Бибкод : 2020AJ....159..129H. дои : 10.3847/1538-3881/ab659d . S2CID  209414585. 129.
  14. ^ ab "Polydeuces By the Numbers". Исследование Солнечной системы . NASA. Архивировано из оригинала 14 июня 2023 г. Получено 13 июня 2023 г.
  15. ^ ab Ćuk, Matija; Dones, Luke; Nesvorný, David (апрель 2016 г.). "Динамические доказательства позднего формирования спутников Сатурна". The Astrophysical Journal . 820 (2): 16. arXiv : 1603.07071 . Bibcode :2016ApJ...820...97C. doi : 10.3847/0004-637X/820/2/97 . S2CID  118604203.
  16. ^ abc Green, Daniel WE (8 ноября 2004 г.). "IAUC 8432: Sats, RINGS OF SATURN; 2004fc". Циркуляр Международного астрономического союза (8432). Центральное бюро астрономических телеграмм: 1. Bibcode :2004IAUC.8432....1P. Архивировано из оригинала 29 мая 2012 г. Получено 31 декабря 2011 г.
  17. ^ Porco, CC; Baker, E.; Barbara, J.; Beurle, K.; Brahic, A.; Burns, JA; et al. (февраль 2005 г.). "Cassini Imaging Science: Initial Results on Saturn's Rings and Small Satellites" (PDF) . Science . 307 (5713): 1226–1236. Bibcode :2005Sci...307.1226P. doi :10.1126/science.1108056. PMID  15731439. S2CID  1058405. Архивировано из оригинала (PDF) 13 февраля 2012 г.
  18. ^ ab Green, Daniel WE (21 января 2005 г.). "IAUC 8471: 2005O; C/2004 T8, Y5, Y6, Y7, Y8; Sats OF SATURN". Циркуляр Международного астрономического союза (8471). Центральное бюро астрономических телеграмм: 6. Bibcode :2005IAUC.8471....6G. Архивировано из оригинала 25 июня 2013 г. Получено 31 декабря 2011 г.
  19. ^ abc Thomas, PC; Helfenstein, P. (июль 2020 г.). «Малые внутренние спутники Сатурна: формы, структуры и некоторые последствия». Icarus . 344 : 20. Bibcode :2020Icar..34413355T. doi :10.1016/j.icarus.2019.06.016. S2CID  197474587. 113355.
  20. ^ "Polydeuces In Depth". Исследование Солнечной системы . NASA. 19 декабря 2019 г. Архивировано из оригинала 6 июня 2023 г. Получено 11 июня 2023 г.
  21. ^ abcd Izidoro, A.; Winter, OC; Tsuchida, M. (июль 2010 г.). "Co-orbital satellites of Saturn: congenital formation". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 405 (4): 2132–2140. arXiv : 1002.4617 . Bibcode : 2010MNRAS.405.2132I. doi : 10.1111/j.1365-2966.2010.16655.x . S2CID  119119468.
  22. ^ ab Хирата, Наоюки; Миямото, Хидеаки; Шоуман, Адам П. (июнь 2014 г.). «Осаждение частиц на спутниках Сатурна из-за эфемерного криовулканизма на Энцеладе». Geophysical Research Letters . 41 (12): 4135–4141. arXiv : 2205.11265 . Bibcode : 2014GeoRL..41.4135H. doi : 10.1002/2014GL060470 . S2CID  140539103.
  23. ^ abc "Краткий обзор событий тура Cassini: запланированные наблюдения малых спутников". PDS Atmospheres Node . NASA. Архивировано из оригинала 6 июня 2023 г. Получено 6 июня 2023 г.
  24. ^ Spitale, JN; Jacobson, RA; Porco, CC; Owen, WM Jr. (август 2006 г.). «Орбиты малых спутников Сатурна, полученные на основе комбинированных исторических наблюдений и наблюдений с помощью изображений Cassini – Таблица 3». The Astronomical Journal (измерения изображений со спутника Saturian). 132 (2): 695. Bibcode :2006AJ....132..692S. doi : 10.1086/505206 . S2CID  26603974.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Полидевк.