Плутонови месечини

Џуџестата планета Плутон има пет природни сателити. Според оддалеченоста од Плутон, тие се Харон, Стикс, Никта, Кербер и Хидра. Харон, најголемата, е меѓусебно плимно сврзана со Плутон и е доволно масивна што системот Плутон-Харон понекогаш се смета за двојна џуџеста планета.
1 Историја
Највнатрешната и најголемата месечина, Харон, била откриена од Џејмс Кристи на 22 јуни 1978 година, речиси половина век по откривањето на Плутон. Ова довело до значителна ревизија во проценките на големината на Плутон, кои претходно претпоставувале дека набљудуваната маса и рефлектираната светлина на системот се припишуваат само на Плутон.
Две дополнителни месечини биле снимени од астрономите на „Тимот за пребарување на придружници на Плутон“, кој се подготвувал за мисијата на ''Нови Хоризонти'' и работеле со вселенскиот телескоп Хабл на 15 мај 2005 година, добивајќи ги привремените ознаки S/2005 П 1 и S/2005 П 2. Меѓународниот астрономски сојуз официјално ги овие месечини ги нарекол Никта (или Плутон II, внатрешната од двете месечини, порано П 2) и Хидра (Плутон III, надворешната месечина, порано П 1), на 21 јуни 2006 година. Кербер, објавен на 20 јули 2011 година, била откриена додека се барале плутонски прстени. Стикс, објавена на 7 јули 2012 година, била откриена додека биле барани потенцијални опасности за ''Нови Хоризонти''.
2 Харон
Харон е околу половина од пречникот на Плутон и е доволно масивна (речиси една осмина од масата на Плутон) така што барицентарот на системот лежи меѓу нив, приближно 960 км над површината на Плутон. Харон и Плутон се исто така плимно сврзани, така што тие секогаш го прикажуваат истото лице еден кон друг. Генералното собрание на МАС во август 2006 година го разгледал предлогот Плутон и Харон да се рекласифицираат како двојна планета, но предлогот бил отфрлен. Не е јасно дали Харон е во хидростатичка рамнотежа, што би барала дефиницијата за „џуџеста планета“, иако е совршена сфера во рамките на тековната мерна неизвесност.
3 Мали месечини
Четирите мали обиколни месечини на Плутон кружат околу Плутон на два до четири пати поголема оддалеченост од Харон, во опсег од Стикс на 42.700 километри до Хидра на 64.800 километри од барицентарот на системот. Тие имаат речиси кружни напредни орбити во истата орбитална рамнина како и Харон.
Сите се многу помали од Харон. Никс и Хидра, двете поголеми, се приближно 42 и 55 километри на нивната најдолга оска соодветно, а Стикс и Кербер се 7 и 12 километри соодветно. Сите четири се со неправилна форма.
4 Одлики
Системот на Плутон е многу компактен и во голема мера празен: Напредните месечини би можеле стабилно да кружат околу Плутон до 53% од полупречникот на Хил (гравитациската зона на влијанието на Плутон) од 6 милиони km, или до 69% за назадни месечини. Сепак, само внатрешните 3% од регионот каде што напредните орбити би биле стабилни се окупирани од сателити, а регионот од Стикс до Хидра е толку цврсто преполн што има малку простор за понатамошни месечини со стабилни орбити во овој регион. Интензивната потрага спроведена од ''Нови Хоризонти'' потврдила дека месечини поголеми од 4,5 км во пречник постојат на растојанија до 180.000 км од Плутон (6% од стабилниот регион за напредни месечини), претпоставувајќи албедо слични на Харон од 0,38 (за помали растојанија, овој праг е сè уште помал).
Потврдено е дека орбитите на месечините се кружни и компланарни, со наклонетост помали од 0,4° и ексцентричности помали од 0,005.
Откритието на Никта и Хидра сугерирало дека Плутон би можел да има прстенест систем. Ударите на мало тело можат да создадат остатоци што можат да се формираат во прстенест систем. Сепак, податоците од длабоко оптичко истражување на Напредната камера за истражувања на вселенскиот телескоп Хабл, со исучување на прикривање, и подоцна од ''Нови Хоризонти'', сугерираат дека не е присутен прстенест систем.
4.1 Резонанци
Се смета дека Стикс, Никта и Хидра се во орбитална резонанца од 3 тела со орбитални периоди во сооднос 18:22:33; соодветниот однос на орбитите е 11:9:6. Односите треба да бидат точни кога се зема предвид орбиталната прецесија. Хидра и Никта се во едноставна резонанца 2:3. Стикс и Никта се во резонанца 11:9, додека резонанца помеѓу Стикс и Хидра има сооднос 11:6. Ова значи дека во повторливиот циклус има 11 орбити на Стикс за секои 9 од Никта и 6 од Хидра. Односите на синодските периоди тогаш се такви што има 5 сврзници Стикс-Хидра и 3 сврзници Никта-Хидра за секои 2 сврзници на Стикс и Никта. Ако <math>\lambda</math> ја означува средната должина и <math>\Phi</math> аголот на либрација, тогаш резонанца може да се формулира како <math>\Phi=3\lambda_{\rm Styx} - 5\lambda_{\rm Nix} + 2\lambda_{\rm Hydra}=180^\circ</math> . Како и кај Лапласовата резонанца на галилеевите сателити на Јупитер, тројните сврзувања никогаш не се случуваат. <math>\Phi</math> библира околу 180° со амплитуда од најмалку 10°.
Сите надворешни околни месечини се исто така блиску до средната резонанца на движење со орбиталниот период Харон-Плутон. Стикс, Никта, Кербер и Хидра се во низа 1:3:4:5:6 од блиски резонанции, со Стикс приближно 5,4% од неговата резонанца, Никта приближно 2,7%, Кербер приближно 0,6%, и Хидра приближно 0,3%. Можеби овие орбити настанале како присилна резонанца кога Харон бил плимно засилен во неговата сегашна синхрона орбита, а потоа ослободен од резонанца бидејќи орбиталната ексцентричност на Харон била плимно пригушена. Парот Плутон-Харон создава силни плимни сили, при што гравитациското поле на надворешните месечини варира за 15% од врв до врв.
Сепак, било пресметано дека резонанца со Харон би можела да ги засили Никс или Хидра во нејзината сегашна орбита, но не и двете: за зајакнување на Хидра би била потребна речиси нула Харонска ексцентричност од 0,024, додека за зајакнување на Никта би била потребна поголема ексцентричност на најмалку 0,05. Ова сугерира дека Никта и Хидра наместо тоа биле заробени материјали, формирани околу Плутон-Харон и мигрирале навнатре додека не биле заробени во резонанца со Харон. Постоењето на Кербер и Стикс може да ја поддржи оваа идеја.
4.2 Ротација
Пред мисијата ''Нови Хоризонти'', се предвидувало дека Никта, Хидра, Стикс и Кербер ќе ротираат хаотично или ќе паѓаат .
Сепак, снимањето на ''Нови Хоризонти'' открило дека тие не се вртеле плимно до блиску до синхрона состојба на вртење каде што би се очекувало хаотично ротирање или вртење. Снимањето на ''Нови Хоризонти'' покажало дека сите 4 месечини биле во голема косиност. Или тие се родени на тој начин, или биле навестени од резонанца на прецесија на вртење. Стикс може да се соочува со периодични и хаотични варијации на косината.
Марк Р. Шоволтер шпекулирал дека „Никта може да го преврти целиот столб. Всушност, би можело да биде можно да се помине еден ден на Никта во кој сонцето изгрева на исток и заоѓа на север. Тоа е речиси случаен изглед во начинот на кој се ротира.“ Познато е дека само една друга месечина, Сатурновата месечина Хиперион иако е веројатно дека и месечините на Хаумеја исто така паѓаат.
5 Потекло
Се смета дека сателитскиот систем на Плутон е создаден од масивен судир, сличен на „големото удар“ за кое се смета дека ја создала Месечината. Во двата случаи, високиот аголен момент на месечините може да се објасни само со такво сценарио. Речиси кружните орбити на помалите месечини сугерираат дека тие исто така биле формирани во овој судир, наместо да бидат заробени објекти од Кајперовиот Појас. Ова и нивните блиски орбитални резонанции со Харон (види подолу) сугерираат дека тие се формирале поблиску до Плутон отколку што се сега и мигрирале нанадвор додека Харон ја достигнал својата сегашна орбита. Нивната сива боја е различна од онаа на Плутон, едно од најцрвените тела во Сончевиот Систем. Се смета дека ова се должи на губење на испарливи материи за време на ударот или последователно спојување, оставајќи на површините на месечините доминирана од воден мраз. Сепак, таквото влијание требало да создаде дополнителен отпад (повеќе месечини), но сепак не биле откриени месечини или прстени од страна на ''Нови Хоризонти'', исклучувајќи повеќе месечини со значителна големина кои кружат околу Плутон.
6 Список
Месечините на Плутон овде се наведени по орбитален период, од најкраток до најдолг. Харон, кој е доволно масивен за да пропадне во сфероид во одреден момент од својата историја, е означен со светло виолетова боја. Плутон е додаден за споредба. Сите елементи се во однос на барицентарот Плутон-Харон. Просечното растојание помеѓу центрите на Плутон и Харон е 19.596 км.
Име(изговор), Слика, Пречник (км), Маса (× 10 <sup>19</sup> kg) , Полуоска (км), Орбитален период(денови), Орбитална резонанца, Ексцентричност, Наклон (°), Визуелен големина (средна), Откритиегодина
Плутон, /P l U t oʊ /, , 6,38723, 1 : 1, 0,0022, 0,001, 15.1, 1930 година
Плутон I, Харон, /Ʃ AER ən /, /K ɛər ən /, 6,38723, 1 : 1, 0,0022, 0,001, 16.8, 1978 година
Плутон V, Стикс, /Ови t ɪ K S /, , , 0,00075, 20,16155, 1 : 3.16, 0,00579, 27, 2012 година
Плутон II, Никта, /N ɪ K S /, , , 24,85463, 1 : 3,89, 0,00204, 23.7, 2005 година
Плутон IV, Кербер, /K ɜːr b ər ə S, - ɒ s /, , , 32,16756, 1 : 5.04, 0,00328, 26, 2011 година
Плутон III, Хидра, /H aɪ d r ə /, , 38.20177 година, 1 : 5,98, 0,00586, 23.3, 2005 година
6.1 Скален модел на системот на Плутон
7 Меѓусебни настани
Транзитите се случуваат кога една од месечините на Плутон минува помеѓу Плутон и Сонцето. Ова се случува кога еден од орбиталните јазли на сателитите (точките каде што нивните орбити ја преминуваат еклиптиката на Плутон) се усогласува со Плутон и Сонцето. Ова може да се случи само во две точки во орбитата на Плутон; случајно, овие точки се во близина на перихелот и афелот на Плутон. Прикривањата се случуваат кога Плутон поминува пред и блокира еден од сателитите на Плутон.
Харон има аголен пречник од 4 степени како што се гледа од површината на Плутон; Сонцето изгледа многу помало, само 39 до 65 лачни секунди. Близината на Харон дополнително гарантира дека голем дел од површината на Плутон може да доживее затемнување. Бидејќи Плутон секогаш го прикажува истото лице кон Харон поради синхроното вртење, само полутопката свртена кон Харон доживува затемнување на Сонцето од Харон.
Помалите месечини можат да фрлат сенки на друго место. Аголните пречници на четирите помали месечини (како што се гледа од Плутон) се неизвесни. Никта е 3-9 минути, а Хидра 2-7 минути. Овие се многу поголеми од аголниот пречник на Сонцето, така што тоталните затемнувања на Сонцето се предизвикани од овие месечини.
Затемнувањата на Стикс и Кербер се потешко да се проценат, бидејќи и двете месечини се многу неправилни, со аголни димензии од 76,9 x 38,5 до 77,8 x 38,9 лачни секунди за Стикс и 67,6 x 32,0 до 68,0 x 32,2 за Кербер. Како таков, Стикс нема прстенести затемнувања, неговата најширока оска е повеќе од 10 лачни секунди поголема од Сонцето во неговото најголемо. Сепак, Кербер, иако малку поголем, не може да направи целосно затемнување бидејќи неговата најголема помала оска е само 32 лачни секунди. Затемнувањата на Кербер и Стикс целосно ќе се состојат од парцијални и хибридни затемнувања, при што целосното затемнување е исклучително ретко.
Следниот период на меѓусебни настани поради Харон ќе започне во октомври 2103 година, врвот во 2110 година и ќе заврши во јануари 2117 година. Во овој период, затемнувања на Сонцето ќе се случуваат еднаш секој плутонски ден, со максимално времетраење од 90 минути.
8 Истражување
Системот Плутон бил посетен од вселенското летало ''„Нови хоризонти“'' во јули 2015 година. Сликите со резолуција до 330 метри по пиксел биле вратени од Никс и до 1,1 километар по пиксел на Хидра. Сликите со пониска резолуција биле вратени на Стикс и Кербер.