Planet kerdil Pluto dan sistem lima bulannya sama misteriusnya dengan dunia bawah tanah kuno yang mengilhami nama mereka. Rata-rata sekitar 3, 7 miliar mil dari Bumi, Pluto adalah satu-satunya dari sembilan planet asli yang belum diamati dari jarak dekat — meskipun ini akan berubah ketika New Horizons probe melakukan flyby pada pertengahan Juli. Ia juga memiliki jumlah bulan yang tidak dikonfirmasi, yang menambah komplikasi penghitungan lintasan orbital.
Konten terkait
- Pluto Probe Menemukan Kejutan Menjelang Pertemuan Dekatnya
- William Shatner Hijacks Contest untuk Memberi Nama Bulan Pluto
“Jika Anda meng-polling tim sains saya, saya cukup yakin bahwa mayoritas akan terkejut tidak menemukan lebih banyak bulan, ” kata Alan Stern, penyelidik utama untuk misi New Horizons. “Pertanyaannya adalah apakah kita akan menemukan 2, atau 10 atau 20? Saya tidak akan memasang taruhan saya di nol. ”
Sebuah studi baru yang diterbitkan minggu ini di Nature membantu kita lebih memahami orbit bulan-bulan Pluto yang diketahui, yang pada gilirannya dapat menawarkan petunjuk tentang mekanisme planet-planet exoplanet yang mengorbit bintang kembar. Tetapi penelitian ini juga menunjukkan beberapa inkonsistensi yang menunjukkan bahwa pembentukan bulan-bulan ini masih merupakan teka-teki.
Pluto dan bulan terbesarnya, Charon, dikunci dalam tarian biner, yang mengorbit pusat massa bersama karena pengaruh gravitasi satu sama lain. Empat satelit lain yang diketahui dalam sistem ini — Styx, Nix, Kerberos, dan Hydra — juga mengorbit pusat yang sama itu daripada Pluto sendiri. Ini berarti mereka memiliki goyangan aneh di orbitnya yang hampir bundar, dan mereka berperilaku berbeda dari bulan-bulan lain di tata surya.
Hubungan orbital yang kompleks ini, ditambah dengan kesulitan mengamati sistem yang jauh, telah membuatnya sulit untuk mengetahui bagaimana Pluto dan keluarganya terbentuk. Teori utama adalah bahwa, seperti tumbukan raksasa yang membentuk bulan Bumi, Charon lahir ketika sebuah benda besar menabrak Pluto selama pembentukan keras tata surya, dan bulan-bulan kecil lainnya yang terkumpul dari puing-puing yang tersisa.
Gambar-gambar dari New Horizons yang diambil pada bulan April menunjukkan Pluto dan Charon yang mengorbit pusat massa yang sama. (Animasi gif oleh NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) "Kami masih bingung dengan bagaimana sistem terbentuk, " kata rekan penulis studi Mark Showalter, seorang ilmuwan peneliti senior di Institut Pencarian untuk Intraterrestrial Intelijen (SETI) Institute. "Saya pikir semua orang percaya bahwa, pada suatu titik di masa lalu yang jauh, sebuah objek besar menabrak 'proto-Pluto' dan bulan-bulan terbentuk dari awan puing-puing. Namun, setelah titik itu dalam cerita, detail menjadi sangat samar. "
Sekarang, analisis data yang dikumpulkan dari Teleskop Luar Angkasa Hubble mengikuti penemuan Kerberos dan Styx menunjukkan bahwa Styx terkunci ke dalam resonansi orbital dengan Nix dan Hydra, yang mendukung teori dampak. Resonansi orbital adalah ketika banyak benda menggunakan pengaruh gravitasi berkala dan teratur satu sama lain sehingga mereka menyelesaikan orbitnya dalam pola yang dapat diprediksi. Contoh paling terkenal adalah resonansi Laplace dari tiga bulan Jupiter, Io, Europa dan Ganymede, yang memiliki resonansi orbital 1: 2: 4. Ini berarti bahwa Io mengorbit Jupiter empat kali untuk setiap rotasi Ganymede, sementara Europa mengorbit dua kali dalam waktu yang sama.
Model matematika oleh Showalter menunjukkan bahwa resonansi kelima bulan Pluto dapat dikunci menjadi hubungan 1: 3: 4: 5: 6 setelah dampak pembentukan Charon, sangat dekat dengan rasio saat ini dari periode orbital untuk bulan Pluto. Teori ini juga menjelaskan resonansi yang tersisa dari Styx, Nix dan Hydra. Tetapi ada faktor yang menyulitkan: Badan-badan lain dalam sistem Pluto menyuntikkan kekacauan ke dalam konfigurasi stabil bulan-bulan itu.
Styx, Nix dan Hydra tampaknya terkunci dalam resonansi sebagian besar waktu, tetapi Nix dan Hydra secara berkala dilemparkan ke dalam kekacauan, dan sulit untuk menentukan penyebabnya. Orbit yang kacau terjadi ketika sumbu rotasi objek non-bola bergetar secara signifikan, mencegahnya jatuh ke orbit sinkron. Bulan "spons" Saturnus, Hyperion berputar secara kacau, misalnya, dan para astronom percaya bahwa gerakannya yang goyah disebabkan oleh resonansi orbital Hyperion 3: 4 dengan bulan Titan yang lebih besar. Tetapi model fotometri dan dinamik baru yang dijalankan oleh Showalter menunjukkan bahwa sistem biner seperti Pluto dan Charon juga dapat menyebabkan bulan non-bola berputar secara kacau, sehingga bahkan dengan orbit kacau Nix dan Hydra, skenario dampaknya masih masuk akal.
Gambar Hubble 2012 menangkap Pluto dengan lima bulannya yang diketahui. (NASA, ESA, dan M. Showalter (SETI Institute)) Kerberos, bagaimanapun, melemparkan kunci pas ke dalam teori dampak. Berdasarkan data pengamatan dari Hubble, Nix dan Hydra tampak sebagai objek terang, mirip dengan Charon. Tapi Kerberos tampaknya jauh lebih gelap. Dengan massa yang kira-kira sepertiga dari Nix dan Hydra, Kerberos hanya memantulkan sekitar 5 persen lebih banyak sinar matahari. Jika bulan-bulan Pluto yang lebih kecil terbentuk dari bahan agregat dari satu tabrakan besar, maka mereka akan memiliki hubungan langsung antara ukuran dan kecerahan. Sistem satelit heterogen, seperti Pluto tampaknya, tetap menjadi teka-teki.
"Penelitian ini sedikit mirip dengan arkeologi, " kata Showalter. "Kami baru saja menggali beberapa potong tembikar kuno, tetapi belum tahu bagaimana mereka cocok."
The New Horizons flyby dari sistem Pluto pada 14 Juli akan membantu menjawab banyak pertanyaan yang diajukan di koran Nature . Instrumen-instrumen pada New Horizons akan dapat menentukan apakah Kerberos benar-benar lebih gelap daripada bulan-bulan lainnya, dan mereka akan mengambil pengukuran yang akurat dari bentuk semua bulan Pluto. Mungkin yang paling menarik, flyby akan mengungkapkan jika ada bulan atau cincin lain yang mempengaruhi mekanika orbital kompleks dari sistem Pluto.
“Setiap sistem planet memiliki cerita formasi untuk diceritakan, ” jelas Showalter. “Memahami sejarahnya membantu kita untuk memahami jenis cakram astrofisika lainnya, termasuk galaksi dan sistem exoplanet. Ada banyak 'planet sirkumbiner' yang dikenal yang mengorbit dua bintang bukannya satu — pikirkan Luke Skywalker saat matahari terbenam di Tatooine. Saya pikir sistem Pluto menunjukkan kepada kita detail baru tentang bagaimana sistem dinamis yang jauh lebih besar ini beroperasi. "
