Titan se vzdaluje od Saturnu 100× rychleji, než se předpokládalo

Podle pozemských standardů je Saturnův měsíc Titan podivným místem ve vesmíru. Je větší než planeta Merkur a je zabalen do husté atmosféry (je to jediný měsíc ve Sluneční soustavě s hustým ovzduším), jeho povrch je pokryt řekami a jezery kapalných uhlovodíků jako je metan a etan. Pod tlustou kůrou vodního ledu může existovat oceán kapalné vody, který může být potenciálním místem pro výskyt života.

Nyní po několika desetiletích měření a výpočtů bylo odhaleno, že dráha Titanu kolem planety Saturn expanduje – což znamená, že se měsíc dostává dál a dál od planety – rychlostí zhruba 100× větší, než se doposud očekávalo. Astronomové se domnívají, že se Titan zformoval mnohem blíže k Saturnu a postupně migroval na současnou vzdálenost 1 200 000 km v průběhu 4,5 miliardy roků.

„Většina dřívějších prací předpovídala, že měsíce jako Titan či Jupiterův měsíc Kallisto se zformovaly na oběžných drahách v podobných vzdálenostech, kde je pozorujeme nyní,“ říká Jim Fuller, odborný asistent teoretické astrofyziky na Caltech (California Institute of Technology) a spoluautor nového článku. „To naznačuje, že systém Saturnových měsíců, a potenciálně i jeho prstence, se zformoval a vyvíjel mnohem dynamičtěji, než se doposud předpokládalo.“

K pochopení základní orbitální migrace se můžeme podívat na Měsíc obíhající kolem Země. Zemský satelit uplatňuje malý gravitační vliv na planetu a její dráhu. To je to, co způsobuje příliv a odliv: rytmický vliv Měsíce způsobuje vydutí oceánu ze strany na stranu. Procesy tření uvnitř Země přeměňují část této energie na teplo, čímž deformují gravitační pole Země tak, že „táhne“ Měsíc dopředu na jeho dráze. To způsobuje, že Měsíc má přebytek energie a postupně se vzdaluje od Země rychlostí zhruba 3,8 centimetrů za rok. Tento proces je skutečně postupný, nicméně: Země svůj Měsíc neztratí do té doby, než Země a Měsíc budou pohlceny rozpínajícím se Sluncem zhruba za 6 miliard roků.

Titan uplatňuje podobný vliv na planetu Saturn, avšak třecí procesy uvnitř Saturnu jsou obvykle považovány za slabší než ty uvnitř Země, protože Saturn má plynné složení. Standardní teorie předpovídají, že vzhledem ke vzdálenosti Titanu od Saturnu by měl měsíc migrovat pryč od planety malou rychlostí 0,1 centimetru za rok. Ale nové výsledky jsou v rozporu s touto teorií.

V práci detailně popisované v časopise Nature Astronomy se této problematice věnovaly dva týmy vědců, přičemž každý z nich používal odlišnou techniku měření dráhy Titanu v průběhu 10 let. Jedna technika nazvaná astrometrie poskytuje velmi přesná měření poloh Titanu vzhledem ke hvězdám na pozadí na fotografiích pořízených sondou Cassini. Druhá metoda, tzv. radiometrie, určovala rychlost sondy Cassini a zjišťovala, jak je ovlivňována gravitačním působením na Titan.

„Na základě použití dvou zcela nezávislých souborů dat – astrometrických a radiometrických – a dvou odlišných metod jejich zpracování jsme získali výsledky, které jsou navzájem v naprosté shodě,“ říká hlavní autor studie Valéry Lainey – dříve JPL, nyní Paris Observatory, PSL University. Valéry Lainey pracoval společně s astrometrickým týmem.

Výsledky pozorování jsou rovněž v souladu s teorií navrhovanou v roce 2016 Jimem Fullerem, který předpověděl, že rychlost migrace Titanu bude mnohem větší než odhadují standardní teorie slapových sil. Jim Fuller navrhuje, že vysoká amplituda oscilací Saturnu může uvolnit velké množství energie, které by pro změnu mohlo způsobit, že Titan migruje pryč od planety mnohem rychleji, než se dosud předpokládalo. Ve skutečnosti obě výše zmíněná pozorování ukázala, že Titan migruje pryč od Saturnu rychlostí 11 centimetrů za rok, tedy více než 100× rychleji, než předpokládaly současné teorie.

Objev byl popsán v článku, který byl publikován 8. 6. 2020 v časopise Nature Astronomy.

Zdroj: https://phys.org/news/2020-06-titan-migrating-saturn-faster-previously.html a https://www.universetoday.com/146457/titan-is-drifting-away-from-saturn-surprisingly-quickly/

autor: František Martinek