Studi tentang banyak bulan Tata Surya telah mengungkapkan banyak informasi selama beberapa dekade terakhir. Ini termasuk bulan-bulan Jupiter - 69 di antaranya telah diidentifikasi dan dinamai - Saturnus (yang memiliki 62) dan Uranus (27). Dalam ketiga kasus tersebut, satelit yang mengorbit raksasa gas ini memiliki orbit prograde, inklinasi rendah. Namun, dalam sistem Neptunus, para astronom mencatat bahwa situasinya sangat berbeda.
Dibandingkan dengan raksasa gas lainnya, Neptunus memiliki lebih sedikit satelit, dan sebagian besar massa sistem terkonsentrasi dalam satu satelit tunggal yang diyakini telah ditangkap (mis. Triton). Menurut sebuah studi baru oleh tim dari Weizmann Institute of Science di Israel dan Southwest Research Institute (SwRI) di Boulder, Colorado, Neptunus mungkin pernah memiliki sistem satelit yang lebih masif, yang kedatangan Triton mungkin terganggu.
Penelitian yang berjudul "Evolusi Triton dengan Sistem Satelit Neptunus Primordial", baru-baru ini muncul di Jurnal Astrofisika. Tim peneliti terdiri dari Raluca Rufu, seorang astrofisikawan dan ahli geofisika dari Weizmann Institute, dan Robin M. Canup - Associate VP dari SwRI. Bersama-sama, mereka mempertimbangkan model sistem Neptunus purba, dan bagaimana itu mungkin berubah berkat kedatangan Triton.
Selama bertahun-tahun, para astronom berpendapat bahwa Triton dulunya adalah planet kerdil yang dikeluarkan dari Sabuk Kuiper dan ditangkap oleh gravitasi Neptunus. Ini didasarkan pada orbit retrograde dan sangat miring (156.885 ° ke khatulistiwa Neptunus), yang bertentangan dengan model saat ini tentang bagaimana raksasa gas dan satelit mereka terbentuk. Model-model ini menunjukkan bahwa ketika planet raksasa mengeluarkan gas, bulan-bulan mereka terbentuk dari cakram puing di sekitarnya.
Konsisten dengan raksasa gas lainnya, satelit terbesar ini akan memiliki orbit prograde, reguler yang tidak terlalu cenderung relatif terhadap ekuator planetnya (biasanya kurang dari 1 °). Dalam hal ini, Triton diyakini pernah menjadi bagian dari biner yang terdiri dari dua Objek Trans-Neptunus (TNO). Ketika mereka berayun melewati Neptunus, Triton akan ditangkap oleh gravitasinya dan secara bertahap jatuh ke orbitnya saat ini.
Seperti yang dinyatakan oleh Dr. Rufu dan Dr. Canup dalam penelitian mereka, kedatangan satelit besar ini kemungkinan akan menyebabkan banyak gangguan pada sistem Neptunus dan memengaruhi evolusinya. Ini terdiri dari mereka yang mengeksplorasi bagaimana interaksi - seperti hamburan atau tabrakan - antara satelit Triton dan Neptunus sebelumnya akan mengubah orbit dan massa Triton, serta sistem pada umumnya. Ketika mereka menjelaskan:
“Kami mengevaluasi apakah tabrakan di antara satelit primordial cukup mengganggu untuk membuat disk puing yang akan mempercepat sirkulasi Triton, atau apakah Triton akan mengalami dampak yang mengganggu terlebih dahulu. Kami berusaha menemukan massa sistem satelit primordial yang akan menghasilkan arsitektur sistem Neptunus saat ini. "
Untuk menguji bagaimana sistem Neptunus dapat berevolusi, mereka mempertimbangkan berbagai jenis sistem satelit primordial. Ini termasuk satu yang konsisten dengan sistem Uranus saat ini, terdiri dari satelit prograde dengan rasio massa yang sama dengan bulan terbesar Uranus - Ariel, Umbriel, Titania dan Oberon - serta yang berukuran kurang lebih masif. Mereka kemudian melakukan simulasi untuk menentukan bagaimana kedatangan Triton akan mengubah sistem ini.
Simulasi-simulasi ini didasarkan pada undang-undang skala gangguan yang mempertimbangkan bagaimana dampak non-hit-and-run antara Triton dan badan-badan lain akan mengarah pada redistribusi materi dalam sistem. Apa yang mereka temukan, setelah 200 simulasi, adalah bahwa sistem yang memiliki rasio massa yang mirip dengan sistem Uranian saat ini (atau lebih kecil) kemungkinan besar akan menghasilkan sistem Neptunus saat ini. Seperti yang mereka nyatakan:
"Kami menemukan bahwa sistem satelit sebelumnya dengan rasio massa mirip dengan sistem Uranian atau lebih kecil memiliki kemungkinan besar mereproduksi sistem Neptunus saat ini, sementara sistem yang lebih besar memiliki kemungkinan rendah mengarah ke konfigurasi saat ini."
Mereka juga menemukan bahwa interaksi Triton dengan sistem satelit sebelumnya juga menawarkan penjelasan potensial tentang bagaimana orbit awalnya dapat diturunkan cukup cepat untuk mempertahankan orbit satelit kecil yang tidak beraturan. Badan-badan seperti Nereid ini seharusnya akan ditendang keluar dari orbitnya saat kekuatan pasang-surut antara Neptunus dan Triton menyebabkan Triton mengambil orbitnya saat ini.
Pada akhirnya, penelitian ini tidak hanya menawarkan penjelasan yang mungkin tentang mengapa sistem satelit Neptunus berbeda dari sistem satelit gas lainnya; itu juga menunjukkan bahwa kedekatan Neptunus dengan Sabuk Kuiper adalah yang bertanggung jawab. Pada suatu waktu, Neptunus mungkin memiliki sistem bulan yang sangat mirip dengan Jupiter, Saturnus, dan Uranus. Tapi karena memiliki lokasi yang baik untuk mengambil benda seukuran kerdil yang dikeluarkan dari Sabuk Kuiper, ini berubah.
Melihat ke masa depan, Rufu dan Canup menunjukkan bahwa studi tambahan diperlukan untuk menjelaskan evolusi awal Triton sebagai satelit Neptunus. Pada dasarnya, masih ada pertanyaan yang belum terjawab mengenai efek sistem satelit yang sudah ada terhadap Triton, dan seberapa stabil satelit prograde yang tidak beraturan itu.
Temuan ini juga dipresentasikan oleh Dr, Rufu dan Dr. Canup selama Konferensi Sains Bulan dan Planet ke-48, yang berlangsung di The Woodlands, Texas, Maret lalu.
