Gã khổng lồ khí Jupiter, được đặt tên để vinh danh vua của các vị thần trong đền thờ La Mã, luôn sống đúng với tên của nó. Ngoài việc là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt trời - với khối lượng gấp rưỡi so với tất cả các hành tinh khác cộng lại - nó còn có một từ trường cực kỳ mạnh mẽ và những cơn bão dữ dội nhất của bất kỳ hành tinh nào trong Hệ Mặt trời.
Hơn thế nữa, đây là ngôi nhà của một số mặt trăng lớn nhất trong Hệ Mặt trời (được gọi là Moons Galilean) và có nhiều mặt trăng được biết đến hơn bất kỳ hành tinh nào khác. Và nhờ một cuộc khảo sát gần đây do Scott S. Sheppard thuộc Viện Khoa học Carnegie dẫn đầu, mười hai mặt trăng đã được phát hiện. Điều này đưa tổng số mặt trăng đã biết xung quanh Sao Mộc lên 79 và có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về lịch sử của Hệ Mặt Trời.
Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Scott S. Sheppard và bao gồm Dave Tholen (Đại học Hawaii) và Chad Trujillo (Đại học Bắc Arizona). Cũng chính nhóm nghiên cứu này lần đầu tiên đề xuất sự tồn tại của một hành tinh to lớn ở ngoài cùng của Hệ Mặt trời (Hành tinh 9 hoặc Hành tinh X) vào năm 2014, dựa trên hành vi bất thường của một số quần thể đối tượng Trans-Neptunian (eTNOs) cực đoan.
Thật kỳ lạ, đó là trong khi Sheppard và các đồng nghiệp của mình đang săn lùng hành tinh khó nắm bắt này, họ đã phát hiện ra những mặt trăng mới đầu tiên trong năm 2017. Như Sheppard đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của Carnegie:
Jupiter tình cờ ở trên bầu trời gần các trường tìm kiếm, nơi chúng tôi đang tìm kiếm các vật thể trong Hệ Mặt trời cực kỳ xa xôi, vì vậy chúng tôi có thể tìm kiếm các mặt trăng mới xung quanh Sao Mộc trong khi cùng lúc tìm kiếm các hành tinh ở rìa của Mặt trời Hệ thống.
Những khám phá ban đầu được thực hiện bằng kính viễn vọng Blanco 4 mét tại Đài thiên văn liên Mỹ Cerro Tololo (CTIO) ở Chile. Sau đó, họ đã được xác nhận với sự trợ giúp của Máy ảnh năng lượng tối (DECam), được thêm vào kính viễn vọng Blanco như quá khứ của Khảo sát năng lượng tối. Dữ liệu bổ sung được cung cấp bởi Kính thiên văn Magellan dài 6,5 mét.
Quỹ đạo của các mặt trăng mới được phát hiện sau đó được tính toán bởi Gareth Williams thuộc Trung tâm Hành tinh nhỏ Liên minh Thiên văn Quốc tế (MPC), dựa trên các quan sát của nhóm. Ông cần một số quan sát để xác nhận một vật thể thực sự quay quanh Sao Mộc, ông nói. Vì vậy, toàn bộ quá trình mất một năm.
Như bạn có thể thấy từ hình ảnh trên, hai trong số các mặt trăng mới được phát hiện (được chỉ định bằng màu xanh lam) là một phần của nhóm bên trong có quỹ đạo tiến lên (tức là chúng quay cùng hướng với vòng quay của hành tinh). Họ hoàn thành một quỹ đạo trong ít hơn một năm và có khoảng cách quỹ đạo tương tự và góc nghiêng. Đây là một dấu hiệu có thể cho thấy những mặt trăng này là những mảnh của mặt trăng lớn hơn bị vỡ ra, có thể là do va chạm.
Chín trong số các mặt trăng mới (được chỉ định bằng màu đỏ) là một phần của nhóm bên ngoài xa có quỹ đạo ngược, nghĩa là chúng quay theo hướng ngược lại với vòng quay Sao Mộc. Những mặt trăng này mất khoảng hai năm để hoàn thành một quỹ đạo của Sao Mộc và được nhóm thành ba nhóm quỹ đạo có khoảng cách và độ nghiêng tương tự nhau. Như vậy, chúng cũng được cho là tàn dư của ba mặt trăng lớn hơn đã vỡ ra do va chạm trong quá khứ.
Nhóm nghiên cứu đã quan sát một mặt trăng khác không phù hợp với một trong hai nhóm và không giống như bất kỳ mặt trăng nào được biết quay quanh Sao Mộc. Mặt trăng kỳ quặc của người Hồi giáo này xa hơn và nghiêng hơn so với các mặt trăng tiên tiến và mất khoảng một năm rưỡi để quay quanh Sao Mộc, có nghĩa là quỹ đạo của nó vượt qua các mặt trăng ngược bên ngoài. Bởi vì điều này, các va chạm trực diện có nhiều khả năng xảy ra với các mặt trăng ngược, đang quay quanh theo hướng ngược lại.
Quỹ đạo của mặt trăng kỳ quặc này cũng được xác nhận bởi Bob Jacobson và Marina Brozovic tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA năm 2017. Điều này được thúc đẩy một phần để đảm bảo rằng mặt trăng sẽ không bị mất trước khi đến vị trí dự đoán trong quỹ đạo của nó trong quá trình phục hồi những quan sát được thực hiện vào năm 2018. Như Sheppard đã giải thích,
Phát hiện khác của chúng tôi là một quả bóng kỳ quặc thực sự và có quỹ đạo như không có mặt trăng Jovian nào khác được biết đến. Nó cũng có khả năng là mặt trăng nhỏ nhất được biết đến của sao Mộc, có đường kính nhỏ hơn một km. Đây là một tình huống không ổn định. Va chạm trực diện sẽ nhanh chóng phá vỡ và nghiền nát các vật thể thành bụi.
Ở đây cũng vậy, nhóm nghiên cứu nghĩ rằng mặt trăng này có thể là phần còn lại của mặt trăng lớn hơn một lần; trong trường hợp này, một trong đó có quỹ đạo tiên tiến hình thành một số mặt trăng ngược thông qua các va chạm trong quá khứ. Mặt trăng kỳ quặc đã có một tên gợi ý cho nó - Valetudo, theo tên của cháu gái lớn Jupiter, nữ thần sức khỏe và vệ sinh trong đền thờ La Mã.
Ngoài việc thêm vào tổng số mặt trăng của Sao Mộc, nghiên cứu về những gì hình thành nên lịch sử quỹ đạo mặt trăng này có thể dạy cho các nhà khoa học rất nhiều về thời kỳ sớm nhất của Hệ Mặt Trời. Ví dụ, thực tế là các mặt trăng nhỏ nhất trong các nhóm quỹ đạo khác nhau (tiến, lùi) vẫn còn rất nhiều cho thấy các va chạm tạo ra chúng xảy ra sau kỷ nguyên hình thành hành tinh.
Theo giả thuyết về tinh vân của sự hình thành Hệ mặt trời, Mặt trời vẫn được bao quanh bởi một đĩa hình thành hành tinh quay vào thời điểm này - tức là khí và bụi mà các hành tinh hình thành. Do kích thước của chúng - 1 đến 3 km - những mặt trăng này sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi khí và bụi xung quanh, chúng sẽ đặt một lực cản lên quỹ đạo của chúng và khiến chúng rơi xuống phía trước Sao Mộc.
Việc những mặt trăng này vẫn tồn tại cho thấy chúng có khả năng hình thành sau khi khí và bụi này tan biến. Về mặt này, những mặt trăng này giống như những viên nang thời gian hoặc hồ sơ địa chất, lưu giữ những mảnh lịch sử hình thành và tiến hóa của Sao Mộc.
Nghiên cứu này được tài trợ một phần từ một khoản tài trợ của Thiên văn học Hành tinh NASA và được thực hiện nhờ sự hỗ trợ của nhiều đài quan sát. Chúng bao gồm Kính viễn vọng Kênh Discovery 4 mét tại Đài thiên văn Lowell Arizona, Kính viễn vọng Subaru 8 mét và Kính viễn vọng 2,2 mét của Đại học Hawaii và Kính viễn vọng Gemini 8 mét ở Hawaii.
