Nghiên cứu về Hệ mặt trời, nhiều mặt trăng đã tiết lộ rất nhiều thông tin trong vài thập kỷ qua. Chúng bao gồm các mặt trăng của Sao Mộc - 69 trong số đó đã được xác định và đặt tên - Sao Thổ (có 62) và Sao Thiên Vương (27). Trong cả ba trường hợp, các vệ tinh quay quanh những người khổng lồ khí này đều có quỹ đạo nghiêng, độ nghiêng thấp. Tuy nhiên, trong hệ thống Sao Hải Vương, các nhà thiên văn học lưu ý rằng tình hình hoàn toàn khác.
So với những người khổng lồ khí khác, sao Hải Vương có số lượng vệ tinh ít hơn rất nhiều và phần lớn khối lượng hệ thống tập trung trong một vệ tinh duy nhất được cho là đã bị bắt (tức là Triton). Theo một nghiên cứu mới của nhóm nghiên cứu từ Viện Khoa học Weizmann ở Israel và Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) ở Boulder, Colorado, Sao Hải Vương có thể đã từng có một hệ thống vệ tinh khổng lồ hơn, mà sự xuất hiện của Triton có thể đã bị phá vỡ.
Nghiên cứu có tựa đề Evolution Triton từ Evolution với hệ thống vệ tinh Hải vương nguyên thủy, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn. Nhóm nghiên cứu bao gồm Raluca Rufu, một nhà vật lý thiên văn và nhà địa vật lý từ Viện Weizmann, và Robin M. Canup - Phó chủ tịch của SwRI. Cùng nhau, họ đã xem xét các mô hình của một hệ thống Hải vương nguyên thủy, và nó có thể đã thay đổi như thế nào nhờ sự xuất hiện của Triton.
Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học đã cho rằng Triton đã từng là một hành tinh lùn bị đá ra khỏi Vành đai Kuiper và bị bắt bởi lực hấp dẫn của Hải Vương tinh. Điều này dựa trên quỹ đạo ngược và nghiêng rất cao của nó (156.885 ° so với đường xích đạo Sao Hải Vương), mâu thuẫn với các mô hình hiện tại về cách người khổng lồ khí và vệ tinh của chúng hình thành. Những mô hình này cho thấy rằng khi các hành tinh khổng lồ tích tụ khí, các mặt trăng của chúng hình thành từ một mảnh vụn xung quanh.
Phù hợp với những người khổng lồ khí khác, lớn nhất trong số các vệ tinh này sẽ có các quỹ đạo thường xuyên, không có độ nghiêng đặc biệt so với đường xích đạo hành tinh của họ (thường nhỏ hơn 1 °). Về mặt này, Triton được cho là đã từng là một phần của hệ nhị phân được tạo thành từ hai vật thể xuyên sao Hải Vương (TNOs). Khi họ vung qua sao Hải Vương, Triton sẽ bị lực hấp dẫn của nó bắt giữ và dần dần rơi vào quỹ đạo hiện tại của nó.
Khi Tiến sĩ Rufu và Tiến sĩ Canup tuyên bố trong nghiên cứu của họ, sự xuất hiện của vệ tinh khổng lồ này có thể đã gây ra nhiều sự gián đoạn trong hệ thống Sao Hải Vương và ảnh hưởng đến sự tiến hóa của nó. Điều này bao gồm họ khám phá cách các tương tác - như tán xạ hoặc va chạm - giữa các vệ tinh trước Triton và Neptune, sẽ thay đổi quỹ đạo và khối lượng của Triton, cũng như hệ thống nói chung. Khi họ giải thích:
Chúng tôi đánh giá xem các va chạm giữa các vệ tinh nguyên thủy có đủ phá vỡ để tạo ra một mảnh vỡ sẽ tăng tốc độ tuần hoàn Triton hay không, hay liệu Triton sẽ gặp phải tác động phá vỡ trước tiên. Chúng tôi cố gắng tìm khối lượng của hệ thống vệ tinh nguyên thủy sẽ mang lại kiến trúc hiện tại của hệ thống Sao Hải Vương.
Để kiểm tra hệ thống sao Hải Vương có thể phát triển như thế nào, họ đã xem xét các loại hệ thống vệ tinh nguyên thủy khác nhau. Điều này bao gồm một hệ thống phù hợp với hệ thống hiện tại của Uranus, được tạo thành từ các vệ tinh tiên tiến với khẩu phần khối lượng tương tự như các mặt trăng lớn nhất của Uranus Hồi - Ariel, Umbriel, Titania và Oberon - cũng như một hoặc nhiều hơn hoặc ít hơn. Sau đó, họ đã tiến hành mô phỏng để xác định sự xuất hiện của Triton xông đã thay đổi các hệ thống này như thế nào.
Những mô phỏng này dựa trên các quy mô tỷ lệ gián đoạn, xem xét các tác động không tấn công giữa Triton và các cơ quan khác sẽ dẫn đến sự phân phối lại vật chất trong hệ thống. Những gì họ tìm thấy, sau 200 mô phỏng, là một hệ thống có tỷ lệ khối lượng tương tự như hệ thống Uranian hiện tại (hoặc nhỏ hơn) sẽ có khả năng tạo ra hệ thống sao Hải Vương hiện tại. Khi họ tuyên bố:
Chúng tôi thấy rằng một hệ thống vệ tinh trước có tỷ lệ khối lượng tương tự như hệ thống Uranian hoặc nhỏ hơn có khả năng tái tạo đáng kể hệ thống sao Hải Vương hiện tại, trong khi một hệ thống lớn hơn có xác suất thấp dẫn đến cấu hình hiện tại.
Họ cũng nhận thấy rằng sự tương tác của Triton với một hệ thống vệ tinh trước đó cũng đưa ra một lời giải thích tiềm năng về cách quỹ đạo ban đầu của nó có thể bị giảm đủ nhanh để bảo toàn quỹ đạo của các vệ tinh nhỏ không đều. Những cơ thể giống Nereid này nếu không sẽ bị đá ra khỏi quỹ đạo của chúng khi lực thủy triều giữa Sao Hải Vương và Triton khiến Triton phải đảm nhận quỹ đạo hiện tại của nó.
Cuối cùng, nghiên cứu này không chỉ đưa ra một lời giải thích khả dĩ về lý do tại sao hệ thống vệ tinh của Sao Hải Vương khác với những người khổng lồ khí khác; nó cũng chỉ ra rằng sự gần gũi của Sao Hải Vương với Vành đai Kuiper là điều phải chịu trách nhiệm. Có một thời, sao Hải Vương có thể có một hệ mặt trăng rất giống với sao Mộc, sao Thổ và sao Thiên Vương. Nhưng vì nó là vị trí thuận lợi để nhặt những vật thể có kích thước hành tinh lùn bị đá ra khỏi Vành đai Kuiper, nên điều này đã thay đổi.
Nhìn về tương lai, Rufu và Canup chỉ ra rằng cần có những nghiên cứu bổ sung để làm sáng tỏ sự tiến hóa sớm của Tritonùi như một vệ tinh của sao Hải Vương. Về cơ bản, vẫn còn những câu hỏi chưa được trả lời liên quan đến tác động của hệ thống các vệ tinh đã có từ trước đối với Triton và mức độ ổn định của các vệ tinh tiên tiến bất thường của nó.
Những phát hiện này cũng được trình bày bởi Tiến sĩ, Rufu và Tiến sĩ Canup trong Hội nghị Khoa học Mặt trăng và Hành tinh lần thứ 48, diễn ra tại The Woodlands, Texas, vào tháng 3 vừa qua.
