Астрономія
Астрономія

Нахил Сатурна пояснили швидкою міграцією його супутника Титана

Швидка припливна міграція Титана приблизно 1 мільярд років тому викликала взаємодію між Сатурном та Нептуном, у результаті чого Сатурн збільшив свій нахил. Автори відповідного дослідження, опублікованого у журналі Nature Astronomy, переконані, що цей нахил буде збільшуватися у майбутньому.

Як та чому змінювався нахил Сатурна?

Наразі кут між екватором Сатурна та його орбітальною площиною становить 26,7 градусів, але так було не завжди. Планети-гіганти у протопланетному диску формуються з майже нульовим нахилом, тож після народження Сатурна на нього вплинули певні динамічні процеси. Традиційно вважалося, що це сталося близько 4 мільярдів років тому, під час пізньої планетної міграції. Тоді Сатурн та Нептун вступили у спін-орбітальний резонанс: кут нахилу осі обертання Сатурна став залежати від орбіти Нептуна.

Яку альтернативу цій теорії запропонували дослідники?

Навколо Сатурна обертаються десятки супутників, що взаємодіють з планетою та один з одним. Припливні сили Сатурна змушують його супутники віддалятися від нього, вводячи їх у орбітальні резонанси. Попередні дослідження встановили, що Титан сформувався набагато ближче до планети, а тепер швидко мігрує від неї.

Титан перед кільцями Сатурна. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Титан перед кільцями Сатурна. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

У новому дослідженні астрономи вирішили проаналізувати, як така міграція вплинула на Сатурн. Виявилося, що це явище несумісне з тим традиційним сценарієм, що пояснює нахил газового гіганта. Натомість вчені пропонують нову теорію. Значна міграція Титана зробить неможливим будь-який ранній резонанс Сатурна, тож він відбувся нещодавно, приблизно 1 мільярд років тому. У результаті Сатурн вступив у взаємодію з Нептуном, а його нахил збільшитися з невеликого значення (можливо, менше 3 градусів) до його поточного стану (26,7 градусів).

Анімація демонструє рух Титана та входження Сатурна у резонанс. Melaine SAILLENFEST / IMCCE

Анімація демонструє рух Титана та входження Сатурна у резонанс. Melaine SAILLENFEST / IMCCE

Нове дослідження дозволяє виявити новий аспект в еволюції нахилів Сатурна, Юпітера і, можливо, гігантських екзопланет у декількох системах. Так, ці нахили не врегульовуються раз і назавжди, а постійно еволюціонують в результаті міграції супутників. Також вчені прогнозують, що нахил Сатурна буде збільшуватися і в майбутньому може досягти 65 градусів.