Kas ir pavadonis?
Publicēts: 22.04.2003
Astronomijas iesākumos, pirms Galileja bija tikai Mēness. Tad zinātniekiem nācās pieņemt skaidros un redzamos pierādījumus, ka ap Jupiteru riņķo četri objekti, pavadoņi, kurus 1610. gadā savā necilajā teleskopā saskatīja izcilais meistars.
Ar laiku viss kļuva sarežģītāks, jo sevišķi pēdējās dienās.
Atklājumu plūdu rezultātā pēdējos trīs gados zināmo Saules sistēmā sastopamo pavadoņu skaits ir strauji uzkāpis līdz 118. Šie dati turpina augt. Astronomi paredz, ka nākamo dažu gadu laikā šis skaits iespējams dubultosies. Daudzi izsaka pieņēmumu, ka nebūtu nekāds brīnums, pat ja trīskāršotos. Un šo skaitli nesastāda mazās lietas – klints gabali futbola stadiona lielumā un neskaitāms daudzums mazāku akmeņu, kas noteikti riņķo ap lielajām Saules sistēmas planētām.
Tai pašā laikā pavadoņu veidu un uzvedības tipu sarežģītība arvien pieaug, līdz ar to astronomi cīnās, lai sašķirotu visu šo kaudzi vismaz kaut kādā kārtībā.
Apkopojot vairākās intervijās ar pavadoņu medniekiem un vadošajiem teorētiķiem iegūtos datus, ir skaidrs, ka vienotas definīcijas pavadonim vēl nav. Kaut vai minimālā izmēra definīcija, kuras nav un kuru neviens īpaši nesteidzas noteikt.
Riņķojoši klints gabali un atomi
Pavisam nesen astronomi paziņoja, ka viņi ir atklājuši mazāko līdz šim zināmo pavadoni, kas riņķo ap Jupiteru un ir tikai 1 kilometru diametrā. Šis ir viens no duča mazo pavadoņu, kas uzvedas ļoti dīvaini. Lielākā daļa no mazajiem pavadoņiem kustas pretēji pārējiem lielajiem Galileja sistēmas pavadoņiem. Daži pārvietojas pa garu, eliptisku ceļu un novirzās tālu zem un virs planētas rotācijas plaknes. Tikai daži no tiem ir apaļi.
Saturnam, Urānam un Neptūnam ir līdzīgi pavadoņi.
Citi komplekti ir vēl sarežģītāki. Saturna gredzeni sastāv no ledus un klinšu gabalu miriāžu miriādēm, kurus zinātnieki neuzskata par īstiem pavadoņiem. Pat ja daži no šiem objektiem ir acīmredzami pavadoņi. Izmērs un pamanāmība pagaidām ir bijusi viens no noteicošajiem faktoriem, lai objektu pasludinātu par pavadoni.
Daži pavadoņiem līdzīgi objekti ir tika mazi, ka nav pat saskatāmi. Ūdeņraža atomi Zemes atmosfēras augšējos slāņos riņķo ap planētu tāpat kā pavadoņi.
„Mēs tos nesaucam par pavadoņiem,” paskaidroja Alans Sterns no Dienvidrietumu izpētes institūta, tādejādi skaidri nodefinējot, ka vismaz tik maza izmēra objekti ir skaidri nodalāmi pavadoņos un ne-pavadoņos. Putekļu graudi arī neskaitās. Bet uz augšu neviens īpaši nav domājis, kur novilkt robežu, kad objektu vairs nesauc par pavadoni.
„Šeit nav vienotas un akceptētas definīcijas,” Sterns teica.
Tātād, kā gan Sterns nosauktu 15 centimetrus milzīgu klints bluķi, kas riņķo ap planētu? „Es to sauktu par 15 centimetrus lielu klints bluķi.” Bet viņš piemetina, „Tehniski tas tomēr ir pavadonis.”
Balstoties uz šādas definīcijas, Saules sistēmā ir atrodami tūkstošiem pavadoņu, vai pat miljoniem, ja tiek uzskaitītas visas lauskas Saturna gredzenos. Šādu pieeju tomēr neviens neierosina. Sterns domā, ka varbūt būtu ieteicams izveidot atsevišķu kategoriju, kuru nosaukt par „mazajiem pavadoņiem”, lai tajā ievietotu visus mazos gabalus, kas teorētiski tomēr ir pavadoņi.
Sterna ierosinājums tika pateikts tikai šim reportierim, un tam nav oficiāls raksturs, bet kādam drīzumā vajadzētu to tomēr ierosināt oficiālā līmenī. NASA Cassini kosmosa kuģis nākamgad pietuvosies Saturnam, tad šī problēma piespiedīs meklēt risinājumus.
Patlaban mazākais zināmais pavadonis – Pāns – riņķo ap Saturnu – 20 kilometri diametrā. Pāns atrodas Saturna gredzenu iekšpusē un tika atklāts pateicoties Vojādžera uzņemtajām fotogrāfijām.
Vojādžera pētījumi nebija pilnīgi, piebilda Džo Bārns, matemātiķis teorētiķis un astronoms no Kornellas universitātes, kas darbojas Cassini komandā. Cassini iespējams atradīs daudz mazāka izmēra pavadoņus Saturna gredzenos, stāstīja Burns, un „un neviens nav izlēmis” vai šos nenovēršamos atklājumus saukt par pavadoņiem vai nē.
„Es domāju, ka mēs ar šo problēmu nenovēršami sadursimies,” teica zinātnieks.
Bagātais žargons
Kad cilvēce pirms dažām desmitgadēm pirmo reizi palaida metāla konstrukciju riņķot ap Zemi, astronomiem nācās nodalīt šos jauninājumus no tā, kas jau bija kosmosā. Tādēļ ieviesa terminu dabīgais pavadonis. Pirmajā acu uzmetienā šķiet, ka vārda domātājiem nav bijusi pārāk liela iedvesma.
„Es ticu, ka lielākā daļa cilvēku samulst, izdzirdot terminu ‘satelīts’,” teica Matejs Holmans, astronoms no Harvardas – Smitsona astrofizikas centra, kurš ir līdzautors Neptūna pavadoņu atklāšanā. „Cilvēki parasti pielīdzina apzīmējumu satelīts mākslīgajiem pavadoņiem.”
Skatoties no neprofesionālu viedokļa, mēnešu terminoloģija ir vēl neskaidrāka.
Astronomi ir izveidojuši brīvu klasifikācijas sistēmu, kas pavadoņus iedala trīs galvenajos tipos, balstoties uz izmēru un attālumu no planētas, ap kuru tie riņķo. Tie ir neregulārie mēneši, regulārie mēneši un iekšējie mēneši (dažreiz tiek dēvēti par gredzena mēnešiem).
Neregulārie pavadoņi
Neregulāro mēnešu izcelsme ir nezināma. Tie varētu būt planētu gravitācijas spēku noķerti asteroīdi vai komētas, vai iespējams tās ir atlūzas no tām sākotnējām planētām, kas neizdzīvoja līdz mūsdienām. Daudzi neregulārie pavadoņi ceļo grupās, kas norāda, ka iespējams tie kādreiz ir bijuši lielāku objektu sastāvdaļas.
Neregulārie parasti ir nelieli un to orbītu rādiusi ir milzīgi, kā arī to trajektorijas ir īpatnējas. To orbītas ir izstieptas un sašķiebtas visos iedomājamos veidos. Tie klejo augstu virs un zem plaknes, pa kuru riņķo regulārie mēneši. Tie pienāk tuvu planētai un tad attālinās savās eliptiskajās orbītās. Bieži to riņķošanas virziens ir retrogrāds – pretējs tam, ka griežas planēta un riņķo regulārie pavadoņi.
Vienīgā lieta, ko tie nedara ir tas, ka neriņķo plaknē, kas ir perpendikulāra planētas orbītai. Bārnsa pētījumi rāda, ka šādu orbītu Saules gravitācija tik ļoti destabilizē, ka objekts vai nu ietrieksies planētā, vai arī atrausies no gravitācijas ietekmes un aizlidos.
Lielākā daļa neregulāro riņķo ap savām saimniek-planētām kopš to jaunības dienām. Šo faktu astronomi uzskata par spēcīgu argumentu, lai šos klints gabalus sauktu par pavadoņiem, par spīti to dažādajai un neparastajai uzvedībai. Lai gan, neviens īsti nezina kā šie pavadoņi ir tikuši noķerti.
Bārnss stāstīja, ka planētai esot ļoti grūti noķert pavadoni. Vienīgais, ja kaut kas palēnina tuvojošos asteroīdu vai izmaina tā trajektoriju. Tā ir maza iespējamība, ka asteroīds nolidos garām pareizajā leņķī, daudz mazāka nekā tas, ka asteroīds vai nu ietrieksies planētā, vai aizlidos tai garām.
„Tas nāk no bezgalības, un tas dodas atpakaļ bezgalībā,” zinātnieks piebilda.
Bārnss izvirzīja ideju, ka neregulāros iespējams ir nobremzējis gāzes apvalks, kas ieskāva gigantiskās planētas īsu brīdi pēc to izveidošanās aptuveni 4,5 miljards gadus atpakaļ. Tas iespējams palīdzētu izskaidrot kādēļ neregulārie lielākoties ir nelieli, jo mazākiem objektiem ir lielāka virsmas attiecība pret masu, līdz ar to tos ir vieglāk noķert nekā lielus objektus.
Zinātnieki gan nav izpētījuši kā veidojās milzu planētās, kā arī kādi bija apstākļi ap tām tobrīd. Pētnieki ir vienisprātis, ka pavadoņu izpēte palīdzēs saprast pašas planētas.
Regulārie pavadoņi
Kamēr neregulārie mēneši definē planētas gravitācijas darbības tālākās robežas kosmosā, iekšējo apvidu pārvalda regulārie pavadoņi. Kā piemērus var minēt Saturna pavadoni Titānu un Jupitera Galileja sistēmas satelītus – Jo, Eiropu, Ganimēdu un Kallisto.
Šie klasiskie, lielie un apaļie pavadoņi riņķo pa gandrīz regulāru, stabilu, apļveida orbītu. Visi kustās pa planētas ekvatoriālo plakni. Šī saskaņa vedina domāt, ka regulārie pavadoņiem iespējams ir veidojušies no tiem pašiem gāzes un putekļu miglājiem kā planētas.
Citi tā sauktie regulārie mēneši iespējams ir izveidojušies milzīgu sadursmju rezultātā. Mūsu pašu Mēness varbūt ir radies, kad Marsa izmēra objekts ietriecās Zemē. Daži Urāna satelīti varētu būt radušies šāda apmēra triecienos.
Kā skaidro Sterns, Plutona pavadonis Hārons iespējams arī ir radies pēc sadursmes. Sterns ir NASA vadošais speciālists Jaunā Horizonta ekspedīcijā, kas dosies uz Plutonu 2006. gadā. Interesanti, ka gravitācijas centrs, ap kuru kustas šie abi objekti nav pašā planētā, bet gan ārpusē, tukšumā. Daži zinātnieki uzskata šo komplektu par bināru planetāru sistēmu. Citi vispār uzsver, ka Plutons nav planēta.
Plutona – Hāroan sistēma ir atšķirīga no citiem klinšu bluķu pāriem, kas riņķo viens ap otru Saules sistēmas ārējā apgabalā, kuru pazīstam kā Kuipera jostu. Dejojošie Kipera jostas objekti, tā sauktie KBO binārie, parasti ir veidoti no primārā objekta ar mazāku pavadoni, tādejādi vēl vairāk paplašinot vārda ‘mēness’ nozīmi.
„KBO binārie nav vienkārši klints gabali, tās ir pasaules,” teica Sterns. „Patiesībā, daudzi no tiem ir pietiekami lieli, lai tos nogludinātu gravitācija un izveidotu mini-planētas.”
Vairāk nekā 30 asteroīdiem ir pavadoņi...
Iekšējie pavadoņi
Uz iekšu no regulāro mēnešu orbītām viss ir nekontrolējams.
Iekšējie pavadoņi dažreiz tiek saukti arī par gredzena pavadoņiem, jo ceļo pārējās drazas vidū. Gandrīz vai droši var teikt, ka tie ir visjaunākie. Un tiem ir vislielākā iespēja pazust.
Planētas, sevišķi lielākās, darbojas kā gravitācijas slotas, kuras pamazām attīra Saules sistēmu no komētām. Tā ir sliktā ziņa visiem pavadoņiem, kas atrodas tuvu slotai.
„Tuvumā būt ir visbīstamāk,” skaidroja Kevins Zānls, NASA Ames izpētes centra darbinieks.
Ja jūs esat mēness, tad iespējas sadurties ar komētu aug jo tuvāk esat saimniek-planētai. Zānls salīdzināja, ka komētas ir kā mušas, kas lido ap svaigas gaļas gabalu. Ja jūsu plauksta ir mēness, tad, novietojot to dažu pēdu attālumā no gaļas, jūsu plaukstā iespējams neieskries neviena muša. Bet novietojot to blakus gaļas gabalam dažu centimetru attālumā, tajā ietrieksies ļoti daudz lidoņu.
Lai prognozes pasliktinātu vēl vairāk, jāpiemin, ka orbitālie mehānismi nosaka, ka iekšējie mēneši kustas daudz ātrāk nekā ārējie, tādejādi iespējamās sadursmes ir letālākas, ar mazāku iespējamību pavadonim izdzīvot.
Un tas nozīmē, ka dzīvošana uz šāda mēness būtu ļoti nedroša.
„Šie visticamāk ir visgaistošākie un visjaunākie,” Zānls izteicās par iekšējiem pavadoņiem. Viņš domā, ka tie nevarētu būt vecāki par miljards gadiem, bet ir piesardzīgs jo ir pārāk maz datu, kas apstiprinātu šo ideju. Vēl daudz informācijas jāiegūst pētot komētas, kā arī, cik bieži tās saduras ar milzīgajām planētām.
Vai šie bīstamie mazie objekti ir pavadoņi? Zānls apgalvo, ka noteikti. Viņš gan piebilst, ka gredzenu sistēmās vismazākie objekti bieži saduras, tādejādi to kustību lielākā mērā nosaka sadursmes, nevis tradicionālā orbitālā mehānika. Tādejādi viņš uzskatītu, ka mazākos objektus jāsauc drīzāk par gruvešiem, atlūzām, nevis par mēnešiem.
Izraidītie pavadoņi
Ārpus tradicionālajām satelītu kategorijām ir divu veidu objekti, kas paplašina definīcijas.
Pirms un pēc Jupitera ir divas asteroīdu grupas, desmitiem tūkstošu objektu, kas riņķo ap Sauli, bet ir gravitacionāli saistīti ar Jupiteru. Astronomi tos sauc par Trojas asteroīdiem. Tehniski tie ir Jupitera pavadoņi, bet daudzi astronomi, tai skaitā arī Bārnss, uzskata, ka tie ir tikai kompanjoni.
„Viena no īpašībām, kurai pēc manām domām ir jāpiemīt pavadonim ir tā, ka tam ir jāriņķo ap planētu pa vairāk vai mazāk riņķveida orbītu,” skaidroja Bārnss.
Ir zināms, ka Zeme, Marss un Neptūns katrs arī kontrolē vienu vai vairākus šādus Trojas objektus.
Zeme ir ieguvusi objektu, kas ir uzlabota trojieša versija. Klints gabals, saukts par 2002 AA29 riņķo ap Sauli vienlaikus veicot eliptisku apriņķojumu arī ap Zemi. Reizi vairākos gadsimtos tas pienāk pietiekami tuvu Zemei, lai to uzskatītu vairāk nekā par parastu trojieti, tādejādi iegūdams statusu, kuru astronomi ir nosaukuši par kvazi-satelītu.
Astronomiem viss ir aptuveni skaidrs, bet iespējams būs nepieciešamas vēl dažas definīcijas.
„Es nedomāju, ka būs nepieciešamas vēl kādas klasifikācijas sistēmas,” teica Zemes kvazi-pavadoņa līdzatklājējs Martins Konors no Athabaskas universitātes Kanādā. „Tehniskiem nolūkiem iespējams varētu definēt apakškategorijas.”
Citiem vārdiem mēness ...
Neviens nav atradis vairāk pavadoņus kā Deivids Dževits no Havaju universitātes. Kopā ar kolēģi Skotu Šepardu, Dževita komanda ir atradusi vairāk nekā 30 pavadoņus, kas riņķo ap Jupiteru. Vēl vairāk objektu tiek novēroti, lai iegūtu pavadoņu statusu. Dževits gan pārāk netiecas, lai nodefinētu pavadoņa statusa nosacījumus, vai noteiktu mazāko iespējamo izmēru.
„Man viņi visi ir dabīgie pavadoņi,” viņš teica. "Vai tad mazs suns nav suns tikai tāpēc, ka viņš ir mazs? "
Nelielais apmulsums un neskaidrības pēc Dževita domām ir normāls veselīga atklājumu progresa rezultāts. Tas nenoliedzami novedīs pie lielākas skaidrības. Dževits pieminēja, ka neprofesionālu vidū „sāpes” varētu radīt nespēja turpmāk atcerēties visus pavadoņus no galvas, kā arī fakts, ka tos visus turpmāk nevarēs atrast vienkāršā mācību grāmatā. „Daudzi cilvēki nejūtas labi, kad pasaule mainās pārāk strauji.”
Viena lieta, kas nav mainījusies kopš cilvēces pirmsākumiem un kuru nav izmainījis Galileja atklājums ir tas, ka joprojām ir tikai viens dabīgais pavadonis, kuru jūs varat ieraudzīt ar neapbruņotu aci vienkārši izejot ārā, viens, kuru mēs vienkārši saucam par Mēnesi.
Komentāri
