Техника превращает каждое изображение с орбиты Хаббла в одну и ту же систему отсчета.
По мере того, как зонды Voyager проходили через Солнечную систему, они собрали массивную запись открытий. Среди недавно обнаруженных объектов и явлений была большая коллекция маленьких лун, вращающихся вокруг Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В то время большинство из них были за пределами возможностей наземного оборудования для изображения — нам действительно нужно было быть там, чтобы их увидеть.

С тех пор, однако, улучшения наземной оптики и существование космического телескопа Хаббла позволили найти несколько небольших тел, которые были пропущены Вояджерами, а также другие маленькие объекты в других частях Солнечной системы, такие как объект Пояса Койпера, недавно посещенный New Horizons. Теперь исследователи нашли способ использовать достижения в вычислениях, чтобы еще больше увеличить возможности визуализации, заметив крошечное новолуние в Нептуне и, возможно, впервые обнаружив еще одну луну с момента появления Voyager 2.

В поисках луны

Учитывая, что Нептун посещался Voyager 2 и с тех пор часто снимался, любые луны, которые мы еще не заметили, будут довольно трудно увидены, предположительно, потому что они представляют собой небольшую комбинацию маленьких и / или тусклых объектов. Самый простой способ увидеть их — увеличить время экспозиции, что дает больше возможностей для появления тусклых сигналов из шума. Этот метод не будет работать, если рядом есть яркий объект, что не является большой проблемой для внешних планет.

Проблема в том, что ранее обнаруженные спутники вращаются достаточно близко к лунам, чтобы заметно двигаться в течение времени одной экспозиции. В какой-то момент это движение создает «мазок», который надежно удерживает сигнал в шуме.

Небольшая команда исследователей из SETI, NASA и Беркли придумали способ компенсации этого мазка. Если вы знаете орбиту тела, вы можете предсказать, насколько оно будет перемещаться от одного изображения к другому. Затем вы можете настроить несколько последовательных изображений, чтобы разместить объекты на одной и той же орбите в одном месте, позволяя выделять любые сигналы. Преобразование может быть сложным, потому что орбита может быть наклонена под углом от устройства формирования изображения. Но это хорошо в наших текущих вычислительных возможностях.

Проблема в том, что если мы не знаем, что луна существует, то мы, очевидно, не знаем ее орбиту. Но команда, стоящая за этим новым исследованием, придумала функции, которые работают для любой луны, движущейся по прямой круговой орбите вокруг экватора планеты.

«Можно использовать эти функции для преобразования изображения, снятого в момент времени t 0, чтобы соответствовать внешнему виду другого изображения, полученного в момент времени t 1, путем перемещения каждого пикселя в исходном изображении в новое место», — пишут члены команды. «После преобразования любая луна на круглой, экваториальной орбите появится с фиксированными пиксельными координатами».

Исследователи применили этот метод к Нептуну, где Voyager 2 обнаружил множество маленьких лун, используя набор изображений, взятых со всей орбиты Хаббла.

Открытие и повторное открытие

Когда анализ был сделан, появилась маленькая луна. Теперь названный Гиппокамп, в честь мифического морского монстра, он имеет ширину около 35 км и вращается вокруг внешнего края этого скопления лун. Тот же самый анализ обнаружил лунную наяду, которую заметил Вояджер-2. Но наяда оказалась не там, где мы ожидали; на самом деле это было на азимуте 180 °. Но орбита, которая помещает ее в правильное местоположение, возможна с небольшой корректировкой по орбите, предсказанной по данным Voyager. К сожалению, это означает, что пара утверждений о том, что он обнаружил его с помощью наземных приборов в последние годы, почти наверняка неверна.

С тремя наблюдениями, сделанными с интервалом в дюжину лет, можно достаточно хорошо рассчитать орбиту Гиппокампа, чтобы определить, где она была бы во время полета Voyager 2. Большинство изображений пропускали эту область пространства, и несколько изображений, которые не все показывали значительную смазанность. Таким образом, не было никакого реального способа идентифицировать эту луну до недавних кампаний по созданию изображений.


Художественная концепция крошечной луны Гиппокампа


Внутренние спутники Нептуна и их радиусы, а также захваченный объект пояса Койпера Тритон

Орбита Гиппокампа находится прямо внутри орбиты Протея, самой большой из внутренних лун Нептуна. Приливные силы заставляют Протея медленно отталкиваться от Нептуна, но Гиппокамп настолько мал, что эти силы будут оказывать на него минимальное влияние. И это подразумевает, что два тела были когда-то намного, намного ближе. У Протея есть большой кратер Фарос, удар которого в 50 раз превысил объем Гиппокампа, что говорит о том, что вокруг было более чем достаточно мусора, чтобы образовать крошечную луну.

Одна из проблем, связанных с этой идеей, заключается в том, что близость к Протею должна была привести Гиппокампа к эксцентричной орбите. Но исследователи предполагают, что это не такая большая проблема, как кажется. Основываясь на скорости и размерах кратеров на Протеусе, они подсчитали, что столкновения, достаточно большие, чтобы полностью уничтожить Гиппокамп, могли бы произойти как минимум девять раз с момента его образования. Процесс разрушения и переформирования должен позволить Луне занимать все более регулярные орбиты.

Эта модель, однако, предполагает, что он и, возможно, другие маленькие спутники возле Нептуна пережили множество разрушений в течение своей истории, а не просто были созданы во время формирования Нептуна. И еще много пропавшего материала, что говорит о том, что в регионе могут быть редкие кольца, которые будет трудно обнаружить без очередного посещения голубой планеты.