По мере того, как зонды Voyager пересекали Солнечную систему, они собрали массу открытий. Среди недавно обнаруженных объектов и явлений была большая коллекция маленьких лун, вращающихся вокруг Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Большинство из них были за пределами возможностей наземного оборудования для их съёмки, поэтому нам действительно нужно было как то приблизиться к ним.

Улучшения оптических технологий и выведение на орбиту космического телескопа Хаббла позволили обнаружить несколько небольших тел, которые были пропущены Вояджерами, а также маленькие объекты в других частях солнечной системы, такие как пояс Койпера. Благодаря достижениям в области вычислений стало возможным увидеть крошечное новолуние в Нептуне и впервые обнаружить еще одну луну.

В поисках луны Нептуна

Учитывая, что Нептун уже снимался с космического корабля Voyager 2, всё ещё остаются спутники, которые мы пока не обнаружили из-за их малых размеров. Самый простой способ увидеть их — увеличить время экспозиции, что увеличивает возможности выделения слабых сигналов из космического шума.

Проблема в том, что ранее обнаруженные спутники планет вращаются достаточно близко к самим планетам. И в какой-то момент это движение создает «контур», который надежно удерживает сигнал в шуме.

Небольшая команда исследователей из SETI, NASA и Беркли придумали способ компенсации этого контура. 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 релизуемо в наших современных 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.

Алгоритм состоит в следующем: можно использовать эти функции для преобразования изображения, снятого в момент времени t0, чтобы соответствовать внешнему виду другого изображения, полученного в момент времени t1, путем перемещения каждого пикселя в исходном изображении в новое место. После этого 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 луны Нептуна

Когда анализ был сделан, появилась маленькая луна шириной около 35 км, вращающаяся вокруг внешнего края скопления других спутников Нептуна. Тот же самый анализ обнаружил лунную наяду, которую заметил Вояджер-2. 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 очевидна.

С тремя наблюдениями, сделанными с интервалом в десять лет, можно достаточно хорошо рассчитать орбиту луны Нептуна, чтобы определить, где она была бы во время полета Voyager.

Большинство изображений пропускали эту область пространства. Таким образом, не было никакого реального способа идентифицировать эту луну до недавнего времени.


Художественная концепция крошечной луны Нептуна — Гиппокампа


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

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.

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.