Der Gasriese Jupiter, der im römischen Pantheon zu Ehren des Königs der Götter benannt wurde, hat seinem Namen immer alle Ehre gemacht. Er ist nicht nur der größte Planet im Sonnensystem - mit der zweieinhalbfachen Masse aller anderen Planeten zusammen -, sondern verfügt auch über ein unglaublich starkes Magnetfeld und die intensivsten Stürme aller Planeten im Sonnensystem.
Darüber hinaus beherbergt es einige der größten Monde im Sonnensystem (bekannt als Galiläische Monde) und hat mehr bekannte Monde als jeder andere Planet. Und dank einer kürzlich von Scott S. Sheppard von der Carnegie Institution of Science durchgeführten Umfrage wurden zwölf weitere Monde entdeckt. Dies bringt die Gesamtzahl der bekannten Monde um Jupiter auf 79 und könnte neue Einblicke in die Geschichte des Sonnensystems liefern.
Das Team wurde von Scott S. Sheppard geleitet und umfasste Dave Tholen (Universität von Hawaii) und Chad Trujillo (Northern Arizona University). Es war dasselbe Team, das 2014 erstmals die Existenz eines massiven Planeten in den äußeren Bereichen des Sonnensystems (Planet 9 oder Planet X) vorschlug, basierend auf dem ungewöhnlichen Verhalten bestimmter Populationen extremer transneptunischer Objekte (eTNOs).
Seltsamerweise entdeckten Sheppard und seine Kollegen 2017 den ersten dieser neuen Monde, als sie nach diesem schwer fassbaren Planeten suchten. Wie Sheppard kürzlich in einer Pressemitteilung von Carnegie erklärte:
„Jupiter befand sich zufällig am Himmel in der Nähe der Suchfelder, auf denen wir nach extrem weit entfernten Objekten des Sonnensystems suchten. So konnten wir zufällig nach neuen Monden um Jupiter suchen und gleichzeitig nach Planeten am Rande unserer Sonne suchen System."
Die ersten Entdeckungen wurden mit dem 4-Meter-Teleskop Blanco am Interamerikanischen Observatorium Cerro Tololo (CTIO) in Chile gemacht. Sie wurden dann mit Hilfe der Dark Energy Camera (DECam) bestätigt, die dem Blanco-Teleskop als Vergangenheit der Dark Energy Survey hinzugefügt wurde. Zusätzliche Daten wurden von den 6,5-Meter-Magellan-Teleskopen der Carnegie Observatories zur Verfügung gestellt.
Die Umlaufbahnen der neu entdeckten Monde wurden dann von Gareth Williams vom Minor Planet Center (MPC) der International Astronomical Union auf der Grundlage der Beobachtungen des Teams berechnet. "Es sind mehrere Beobachtungen erforderlich, um zu bestätigen, dass ein Objekt tatsächlich um Jupiter kreist", sagte er. "Der gesamte Prozess dauerte also ein Jahr."
Wie Sie aus dem obigen Bild sehen können, sind zwei der neu entdeckten Monde (blau markiert) Teil der inneren Gruppe, die progressive Umlaufbahnen haben (d. H. Sie umkreisen in die gleiche Richtung wie die Rotation des Planeten). Sie absolvieren eine einzelne Umlaufbahn in etwas weniger als einem Jahr und haben ähnliche Umlaufbahnen und Neigungswinkel. Dies ist ein möglicher Hinweis darauf, dass diese Monde Fragmente eines größeren Mondes sind, der möglicherweise aufgrund einer Kollision auseinandergebrochen wurde.
Neun der Neumonde (rot markiert) sind Teil der entfernten äußeren Gruppe, die retrograde Umlaufbahnen haben, was bedeutet, dass sie in die entgegengesetzte Richtung der Jupiter-Rotation umkreisen. Diese Monde brauchen ungefähr zwei Jahre, um eine einzelne Umlaufbahn des Jupiter zu vollenden, und sind in drei Umlaufbahngruppen eingeteilt, die ähnliche Entfernungen und Neigungen aufweisen. Als solche werden sie auch als Überreste von drei größeren Monden angesehen, die aufgrund früherer Kollisionen auseinander brachen.
Das Team beobachtete einen anderen Mond, der nicht in eine der beiden Gruppen passt und sich von keinem bekannten Mond unterscheidet, der den Jupiter umkreist. Dieser „seltsame Mond“ ist weiter entfernt und geneigter als die progressiven Monde und benötigt etwa eineinhalb Jahre, um den Jupiter zu umkreisen, was bedeutet, dass seine Umlaufbahn die äußeren retrograden Monde kreuzt. Aus diesem Grund ist es viel wahrscheinlicher, dass Frontalkollisionen mit den retrograden Monden auftreten, die in die entgegengesetzte Richtung umkreisen.
Die Umlaufbahn dieses seltsamen Mondes wurde 2017 auch von Bob Jacobson und Marina Brozovic im Jet Propulsion Laboratory der NASA bestätigt. Dies war teilweise motiviert, um sicherzustellen, dass der Mond nicht verloren geht, bevor er während der Erholung an der vorhergesagten Stelle in seiner Umlaufbahn ankommt Beobachtungen im Jahr 2018. Wie Sheppard erklärte,
„Unsere andere Entdeckung ist eine echte Kuriosität und hat eine Umlaufbahn wie kein anderer bekannter Jupiter-Mond. Es ist wahrscheinlich auch Jupiters kleinster bekannter Mond mit einem Durchmesser von weniger als einem Kilometer. Dies ist eine instabile Situation. Frontalzusammenstöße würden schnell auseinander brechen und die Gegenstände zu Staub zermahlen. “
Auch hier glaubt das Team, dass dieser Mond die Überreste eines einst größeren Mondes sein könnten; in diesem Fall eine mit einer progressiven Umlaufbahn, die einige der retrograden Monde durch vergangene Kollisionen bildete. Der seltsame Mond hat bereits einen vorgeschlagenen Namen dafür - Valetudo, nach der Urenkelin des Jupiter, der Göttin der Gesundheit und Hygiene im römischen Pantheon.
Zusätzlich zur Erhöhung der Gesamtmondzahl von Jupiter könnte die Untersuchung der Umlaufbahngeschichte dieses Mondes den Wissenschaftlern viel über die früheste Periode des Sonnensystems beibringen. Zum Beispiel lässt die Tatsache, dass die kleinsten Monde in Jupiters verschiedenen Orbitalgruppen (progressiv, retrograd) immer noch häufig vorkommen, darauf schließen, dass die Kollisionen, die sie verursachten, nach der Ära der Planetenbildung auftraten.
Gemäß der Nebelhypothese der Bildung des Sonnensystems war die Sonne zu diesem Zeitpunkt noch von einer rotierenden protoplanetaren Scheibe umgeben - d. H. Dem Gas und Staub, aus dem sich die Planeten bildeten. Aufgrund ihrer Größe - 1 bis 3 km - wären diese Monde stärker von umgebendem Gas und Staub beeinflusst worden, was ihre Umlaufbahnen belastet und dazu geführt hätte, dass sie nach innen in Richtung Jupiter gefallen wären.
Die Tatsache, dass diese Monde noch existieren, zeigt, dass sie sich wahrscheinlich gebildet haben, nachdem sich dieses Gas und dieser Staub aufgelöst haben. In dieser Hinsicht ähneln diese Monde Zeitkapseln oder geologischen Aufzeichnungen und bewahren Teile der Entstehungs- und Evolutionsgeschichte von Jupiter (und den Sonnensystemen).
Diese Forschung wurde teilweise durch ein NASA Planetary Astronomy Grant finanziert und dank der Unterstützung mehrerer Observatorien ermöglicht. Dazu gehörten das 4-Meter-Discovery-Channel-Teleskop am Lowell Observatory in Arizona, das 8-Meter-Subaru-Teleskop und das 2,2-Meter-Teleskop der Universität von Hawaii sowie das 8-Meter-Gemini-Teleskop in Hawaii.
