Gasgiganten Jupiter, der blev navngivet til ære for guderkongen i den romerske panteon, har altid levet op til dens navn. Ud over at være den største planet i solsystemet - med to og en halv gang massen af alle de andre planeter kombineret - har den også et utroligt kraftigt magnetfelt og de mest intense storme af enhver planet i solsystemet.
Hvad mere er, det er hjemsted for nogle af de største måner i solsystemet (kendt som de galileiske måner) og har mere kendte måner end nogen anden planet. Og takket være en nylig undersøgelse ledet af Scott S. Sheppard fra Carnegie Institution of Science er der opdaget yderligere tolv måner. Dette bringer det samlede antal kendte måner omkring Jupiter til 79 og kan give ny indsigt i solsystemets historie.
Holdet blev ledet af Scott S. Sheppard og inkluderede Dave Tholen (University of Hawaii) og Chad Trujillo (Northern Arizona University). Det var det samme hold, der først antydede eksistensen af en massiv planet i det ydre rækkevidde af solsystemet (Planet 9 eller Planet X) i 2014, baseret på den usædvanlige opførsel hos visse populationer af ekstreme Trans-Neptunian Objects (eTNOs).
Mærkeligt nok var det, mens Sheppard og hans kolleger var på jagt efter denne undvigende planet, at de opdagede den første af disse nye måner i 2017. Som Sheppard forklarede i en nylig Carnegie-pressemeddelelse:
”Jupiter var bare tilfældigvis på himlen i nærheden af søgefelterne, hvor vi ledte efter ekstremt fjerne solsystemobjekter, så vi serendipitøst var i stand til at lede efter nye måner omkring Jupiter og samtidig ledte efter planeter i udkanten af vores sol System."
De oprindelige opdagelser blev gjort ved hjælp af det 4-meters-teleskop Blanco ved Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile. De blev derefter bekræftet ved hjælp af Dark Energy Camera (DECam), der blev føjet til Blanco-teleskopet som fortid af Dark Energy Survey. Yderligere data blev leveret af Carnegie Observatories 6,5-meter Magellan-teleskoper.
Bane for de nyligt opdagede måner blev derefter beregnet af Gareth Williams fra International Astronomical Union's Minor Planet Center (MPC), baseret på holdets observationer. ”Det kræver adskillige observationer for at bekræfte, at et objekt faktisk kredser rundt om Jupiter,” sagde han. ”Så hele processen tog et år.”
Som du kan se på billedet ovenfor, er to af de nyligt opdagede måner (angivet med blåt) en del af den indre gruppe, der har progradbaner (dvs. de går i samme retning som planetens rotation). De afslutter en enkelt bane på lidt mindre end et år og har lignende kredsløbsafstande og hældningsvinkler. Dette er en mulig indikation af, at disse måner er fragmenter af en større måne, der blev brudt fra hinanden, muligvis på grund af en kollision.
Ni af de nye måner (angivet med rødt) er en del af den fjerne ydre gruppe, der har retrograd bane, hvilket betyder, at de går i den modsatte retning af Jupiters rotation. Disse måner tager omkring to år at gennemføre en enkelt Jupiter-bane og er grupperet i tre orbitalgrupper, der har lignende afstande og hældning. Som sådan menes de også at være rester af tre større måner, der brød fra hinanden på grund af tidligere kollisioner.
Holdet observerede en anden måne, der ikke passer ind i nogen af grupperne, og er i modsætning til nogen kendt måne, der kredser om Jupiter. Denne "oddball-måne" er fjernere og mere tilbøjelig end de udgravede måner og tager omkring halvandet år at kredse rundt Jupiter, hvilket betyder, at dens bane krydser de ydre retrogradsmåner. På grund af dette er der meget mere sandsynligt, at frontkollisioner forekommer med de retrogravede måner, der kredser i den modsatte retning.
Denne ulige koldmånes bane blev også bekræftet af Bob Jacobson og Marina Brozovic på NASAs Jet Propulsion Laboratory i 2017. Dette var delvis motiveret til at sikre, at månen ikke ville gå tabt, før den ankom til det forudsagte sted i sin bane under genopretningen observationer foretaget i 2018. Som Sheppard forklarede,
”Vores anden opdagelse er en rigtig oddball og har en bane som ingen andre kendte joviske måne. Det er også sandsynligt, at Jupiters mindste kendte måne er mindre end en kilometer i diameter ... Dette er en ustabil situation. Før-på-kollisioner ville hurtigt bryde fra hinanden og slibe objekterne ned i støv. ”
Også her mener teamet, at denne måne kunne være resterne af en en gang større måne; i dette tilfælde en, der havde en gradvis bane, der dannede nogle af de retrograde måner gennem tidligere kollisioner. Den uformelle måne har allerede et foreslået navn på det - Valetudo, efter Jupiters oldebarn, gudinde for sundhed og hygiejne i den romerske panteon.
Ud over at tilføje Jupiters samlede månetælling, kunne undersøgelsen af, hvad der formede disse månes orbitalhistorier, lære forskere meget om solsystemets tidligste periode. For eksempel antyder det faktum, at de mindste måner i Jupiters forskellige orbitalgrupper (prograd, retrograd) stadig er rigelige, at de kollisioner, der skabte dem, skete efter epoken med planetdannelse.
I følge den nebulære hypotese om dannelse af solsystemet var solen stadig omgivet af en roterende protoplanetær disk på dette tidspunkt - dvs. den gas og støv, som planeterne dannede sig fra. På grund af deres størrelse - 1 til 3 km - ville disse måner have været mere påvirket af omgivende gas og støv, hvilket ville have sat et træk på deres baner og fået dem til at falde indad mod Jupiter.
Det faktum, at disse måner stadig findes, viser, at de sandsynligvis dannede sig, efter at denne gas og støv var spredt. I denne henseende ligner disse måner meget tidskapsler eller geologiske poster, der bevarer stykker af Jupiters (og solsystemets) historie om dannelse og evolution.
Denne forskning blev delvis finansieret af en NASA-planetisk astronomistipend og blev muliggjort takket være hjælp fra flere observatorier. Disse omfattede det 4 meter lange Discovery Channel-teleskop ved Lowell Observatory Arizona, det 8 meter lange Subaru-teleskop og University of Hawaiis 2,2 meter-teleskop og det 8 meter store Gemini-teleskop på Hawaii.
