(NASA/Laboratorul de Fizică Aplicată de la Universitatea Johns Hopkins/Institutul de Cercetare de Sud-Vest) 
În 1930, astronomul Clyde Tombaugh a descoperit legendara „A noua planetă” (sau „Planeta X”) în timp ce lucra la Observatorul Lowell din Flagstaff, Arizona. Existența acestui corp fusese prezisă anterior pe baza perturbațiilor din orbita lui Uranus și Neptun.
După ce a primit peste 1.000 de sugestii din întreaga lume și o dezbatere în rândul personalului Observatorului, acest nou obiect a fost numit Pluto – care a fost propus de o tânără școală din Oxford ( Venetia Burney ).
De atunci, Pluto a făcut obiectul unui studiu considerabil, a unei controverse privind denumirea și a fost vizitat pentru prima dată pe 14 iulie 2015 de către Noi orizonturi misiune.
Un lucru care a fost clar de la început este natura orbitei lui Pluto, care este foarte excentrică și înclinată. Conform noi cercetări , orbita lui Pluto este relativ stabilă pe perioade de timp mai lungi, dar este supusă unor perturbații haotice și modificări pe perioade de timp mai scurte.
Cercetarea a fost realizată de Renu Malhotra , Louise Foucar Marshall, profesor de cercetare științifică la Universitatea din Arizona Laboratorul Lunar și Planetar (LPL) și Takashi Ito , profesor asociat la Institutul de Tehnologie Chiba Centrul de Cercetare pentru Explorări Planetare (PERC) și Observatorul Național Astronomic al Japoniei (NAOJ) Centrul de Astrofizică Computațională .
Lucrarea care descrie descoperirile lor a apărut recent în Proceedings of the National Academy of Sciences .
Pentru a o descompune, orbita lui Pluto este radical diferită de cea a planetelor, care urmează orbite aproape circulare în jurul Soarelui aproape de ecuatorul său, proiectate spre exterior (alias ecliptica).
În schimb, Pluto durează 248 de ani pentru a finaliza o singură orbită în jurul Soarelui și urmează o orbită foarte eliptică care este înclinată cu 17° față de planul ecliptic al Sistemului Solar.
Natura excentrică a orbitei sale înseamnă, de asemenea, că Pluto petrece 20 de ani în fiecare perioadă orbitând mai aproape de Soare decât Neptun.
Natura orbitei lui Pluto este un mister de durată și ceva de care astronomii au devenit conștienți la scurt timp după ce a fost descoperită. De atunci, s-au făcut mai multe eforturi pentru a simula trecutul și viitorul orbitei sale, ceea ce a scos la iveală o proprietate surprinzătoare care îl protejează pe Pluto de ciocnirea cu Neptun.
După cum a spus Malhotra pentru Universe Today prin e-mail, aceasta este condiția de rezonanță orbitală cunoscută sub numele de „rezonanță medie a mișcării”:
„Această condiție asigură că, în momentul în care Pluto se află la aceeași distanță heliocentrică cu Neptun, longitudinea sa este de aproape 90 de grade de cea a lui Neptun. Mai târziu a fost descoperită o altă proprietate particulară a orbitei lui Pluto: Pluto ajunge la periheliu într-o locație mult deasupra planului orbitei lui Neptun; acesta este un alt tip de rezonanță orbitală cunoscută sub numele de „oscilația vZLK”.
Această abreviere se referă la von Zeipel, Lidov și Kozai, care au studiat acest fenomen ca parte a „problemei celor trei corpuri”.
Această problemă constă în luarea pozițiilor și vitezelor inițiale a trei obiecte masive (de atunci extinse pentru a include particule) și rezolvarea mișcării lor ulterioare conform Cele trei legi ale mișcării ale lui Newton si a lui Teoria gravitației universale – pentru care nu există o soluție generală.
După cum a adăugat Malhotra: „La sfârșitul anilor 1980, odată cu disponibilitatea unor computere mai puternice, simulările numerice au dezvăluit o a treia proprietate particulară, că orbita lui Pluto este haotică din punct de vedere tehnic, adică mici abateri ale condițiilor inițiale duc la divergența exponențială a soluțiilor orbitale. peste zeci de milioane de ani.
„Cu toate acestea, acest haos este limitat. S-a descoperit în simulările numerice că cele două proprietăți speciale ale orbitei lui Pluto menționate mai sus persistă pe intervale de timp de gigaani, făcându-i orbita remarcabil de stabilă, în ciuda indicatorilor de haos.
Pentru studiul lor, Malhotra și Ito au efectuat simulări numerice ale orbitei lui Pluto timp de până la cinci miliarde de ani în viitorul Sistemului Solar.
În special, ei sperau să abordeze întrebările nerezolvate despre orbitele ciudate ale lui Pluto și ale altor obiecte de dimensiunea lui Pluto (alias Plutinos). Aceste întrebări au fost abordate de cercetările efectuate în ultimele decenii, cum ar fi „teoria migrației planetelor”, dar au doar până la un punct.
În această ipoteză, Pluto a fost atras în rezonanța actuală a mișcării sale de către Neptun, care a migrat în timpul istoriei timpurii a Sistemului Solar.
O predicție majoră a acestei teorii este că alte obiecte transneptuniene (TNO) ar împărtăși aceeași condiție de rezonanță, care a fost verificată de atunci odată cu descoperirea unui număr mare de Plutinos.
Această descoperire a dus, de asemenea, la acceptarea mai larg răspândită a teoriei migrației planetei.
Dar, după cum a explicat Malhotra: „Înclinația orbitală a lui Pluto este strâns legată de oscilația sa vZLK. Așa că ne-am gândit că, dacă am putea înțelege mai bine condițiile pentru oscilația vZLK a lui Pluto, poate că am putea rezolva misterul înclinației sale. Am început prin a investiga rolul individual al celorlalte planete gigantice ( Jupiter , Saturn și Uranus) pe orbita lui Pluto.'
Pentru a face acest lucru, Malhotra și Ito au efectuat simulări pe computer în care au simulat evoluția orbitală a lui Pluto timp de până la 5 miliarde de ani, care au inclus opt combinații diferite de perturbări ale planetei gigantice. Aceste simulări N-corpi au inclus interacțiuni cu:
- Neptun (—NP)
- Uranus și Neptun (–UNP)
- Saturn și Neptun (-S-NP)
- Jupiter și Neptun (J–NP)
- Saturn, Uranus și Neptun (-SUNP)
- Jupiter, Uranus și Neptun (J-UNP)
- Jupiter, Saturn și Neptun (JS-NP)
- Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun (JSUNP)
„Am descoperit că nicio subgrupă din cele trei planete gigantice interioare nu ar face pentru a recupera oscilația vZLK a lui Pluto; toate trei – Jupiter, Saturn și Uranus – au fost necesare”, a spus Malhotra. „Dar ce este la aceste planete care [sunt] esențiale pentru oscilația vZLK a lui Pluto?”
a adăugat Malhotra. „Există 21 de parametri necesari pentru a reprezenta forțele gravitaționale ale lui Jupiter, Saturn și Uranus pe Pluto. Acesta este un spațiu de parametri prohibitiv de mare de explorat.
Pentru a simplifica aceste calcule, Malhotra și Ito le-au prăbușit într-un singur parametru prin introducerea unor simplificări. Aceasta a inclus reprezentarea fiecărei planete cu un inel circular de densitate uniformă, o masă totală egală cu cea a planetei și o rază a inelului egală cu distanța medie a planetei de la Soare (alias semiaxa majoră).
După cum a indicat Malhotra, aceasta a produs un singur parametru reprezentând efectul lui Jupiter, Saturn și Uranus (J2), care a fost echivalent cu efectul unui „Soare oblat”.
„Am descoperit o aranjare fortuită a maselor și orbitelor planetelor gigantice care delimitează o gamă îngustă în parametrul J2 în care este posibilă oscilația vZLK a lui Pluto, un fel de „zonă Goldilock”, a spus ea.
„Acest rezultat indică faptul că, în timpul erei de migrare a planetei din istoria Sistemului Solar, condițiile pentru obiectele transneptuniene s-au schimbat în așa fel încât să promoveze multe dintre ele – inclusiv Pluto – în starea de oscilație vZLK. Este probabil ca înclinația lui Pluto să aibă originea în timpul acestei evoluții dinamice.
Este posibil ca aceste rezultate să aibă implicații semnificative pentru studiile viitoare ale Sistemului Solar exterior și dinamicii sale orbitale.
Cu studii suplimentare, Malhotra crede că astronomii vor afla mai multe despre istoria migrației planetelor gigantice și despre modul în care acestea s-au instalat în cele din urmă pe orbitele lor actuale. De asemenea, ar putea duce la descoperirea unui nou mecanism dinamic care va explica originile orbitei lui Pluto și ale altor corpuri cu înclinații orbitale mari.
Acest lucru va fi util în special astronomilor dedicați studiului dinamicii Sistemului Solar. După cum a remarcat Malhorta, cercetătorii din acest domeniu au început să suspecteze că dovezile care ar putea face lumină asupra evoluției orbitale a lui Pluto ar fi putut fi șterse de instabilitățile și natura haotică a aceleiași mecanici orbitale.
După cum a rezumat Malhotra: „Cred că munca noastră ridică o nouă speranță pentru a face o legătură între dinamica actuală a Sistemului Solar și dinamica istorică a Sistemului Solar. Originea înclinațiilor orbitale ale planetelor minore din întreg sistemul solar – inclusiv TNO-urile – prezintă o problemă majoră nerezolvată; poate că munca noastră va stimula mai multă atenție asupra acesteia.
„Un alt punct pe care studiul nostru îl subliniază este valoarea aproximărilor simple (r) pentru o problemă complicată: și anume, prăbușirea a 21 de parametri într-un singur parametru a deschis ușa pentru a ajunge la mecanismele dinamice esențiale care afectează cele foarte interesante, dar greu de înțeles. dinamica orbitală a lui Pluto și Plutinos.'
Acest articol a fost publicat inițial de Universul de azi . Citeste Articol original .