أقمار بلوتو

(الصور ليست بالحجم الطبيعي)

أعلى: أكبر أقمار بلوتو، شارون ، مع منطقته المظلمة نيفرلاند. وسط: هيدرا ( يسار ) ونيكس (يمين). أسفل : كيربيروس (يسار) وستيكس (يمين).

يوجد خمسة أقمار معروفة للكوكب القزم بلوتو . ^{[ 1 ]} وهي مرتبة حسب بعدها عن بلوتو: شارون ، ستيكس ، نيكس ، كيربيروس ، وهيدرا . ^{[ 2 ]} شارون، وهو الأكبر، مقيد مدّيًا ببلوتو، وهو ضخم بما يكفي ليُعتبر بلوتو وشارون أحيانًا كوكبًا قزمًا ثنائيًا . ^{[ 3 ]}

اكتشف جيمس كريستي قمر شارون، وهو أقرب الأقمار إلى الشمس وأكبرها ، في 22 يونيو 1978، بعد ما يقرب من نصف قرن من اكتشاف بلوتو. وقد أدى هذا الاكتشاف إلى مراجعة جوهرية في تقديرات حجم بلوتو، التي كانت تفترض سابقًا أن الكتلة المرصودة والضوء المنعكس من النظام يعودان بالكامل إلى بلوتو وحده.

في 15 مايو/أيار 2005، التقط فلكيون من فريق البحث عن الأقمار المرافقة لبلوتو صورًا لقمرين إضافيين أثناء استعدادهم لمهمة " نيو هورايزونز " بالتعاون مع تلسكوب هابل الفضائي ، وحصلا على التسميتين المؤقتتين S/2005  P  1 وS/2005  P  2. وفي 21 يونيو/حزيران 2006، أطلق الاتحاد الفلكي الدولي رسميًا على هذين القمرين اسمي نيكس (بلوتو  الثاني، القمر الداخلي، وكان يُعرف سابقًا باسم P  2) وهيدرا (بلوتو  الثالث، القمر الخارجي، وكان يُعرف سابقًا باسم P  1). ^{[ 4 ]} وفي 20 يوليو/تموز 2011، أُعلن عن اكتشاف كيربيروس أثناء البحث عن حلقات بلوتو. وفي 7 يوليو/تموز 2012، أُعلن عن اكتشاف ستيكس أثناء البحث عن مخاطر محتملة لمهمة " نيو هورايزونز" . ^{[ 5 ]}

يبلغ قطر شارون نصف قطر بلوتو تقريبًا، وهو ضخم بما يكفي (يقارب ثُمن كتلة بلوتو) بحيث يقع مركز ثقل النظام بينهما، على ارتفاع 960 كيلومترًا (600 ميل) تقريبًا فوق سطح بلوتو. ^{[ 6 ] [ أ ]} كما أن شارون وبلوتو مقيدان مدّيًا، بحيث يُظهران دائمًا نفس الوجه لبعضهما البعض. وقد نظرت الجمعية العامة للاتحاد الفلكي الدولي في أغسطس 2006 في اقتراح لإعادة تصنيف بلوتو وشارون ككوكب مزدوج، ولكن تم التخلي عن الاقتراح. ^{[ 7 ]} ومثل بلوتو، فإن شارون كروي تمامًا ضمن هامش الخطأ في القياس. ^{[ 8 ]} 

رسوم متحركة لأقمار بلوتو حول مركز ثقل بلوتو - مستوى مسار الشمس

المنظر الأمامي

منظر جانبي

  بلوتو · شارون · ستيكس · نيكس · كيربيروس · هيدرا               

صورة هابل المكتشفة لنيكس وهيدرا

صورة اكتشاف ستيكس، مع مدارات نظام الأقمار الصناعية

تدور أقمار بلوتو الأربعة الصغيرة، التي تُشكّل نظاماً ثنائياً، حول بلوتو على مسافة تتراوح بين ضعفين إلى أربعة أضعاف مسافة شارون، حيث تتراوح المسافة من ستيكس على بُعد 42,700 كيلومتر (26,500 ميل) إلى هيدرا على بُعد 64,800 كيلومتر (40,300 ميل) من مركز النظام. وتدور هذه الأقمار في مدارات دائرية تقريباً باتجاه مركز النظام، في نفس مستوى مدار شارون.  

جميعها أصغر بكثير من شارون. يبلغ طول محوري نيكس وهيدرا، وهما القمران الأكبر، حوالي 42 و55 كيلومترًا (26 و34 ميلًا) على التوالي، ^{[ 9 ]} بينما يبلغ طول محوري ستيكس وكيربيروس 7 و12 كيلومترًا (4.3 و7.5 ميلًا) على التوالي. ^{[ 10 ] [ 11 ]} جميعها ذات أشكال غير منتظمة.  

نظام بلوتو شديد الكثافة وخالٍ إلى حد كبير: يمكن للأقمار التي تدور باتجاه بلوتو أن تدور حوله بثبات حتى 53% من نصف قطر هيل (منطقة تأثير جاذبية بلوتو) البالغ 6 ملايين كيلومتر، أو حتى 69% للأقمار التي تدور عكس اتجاهها. ^{[ 12 ]} ومع ذلك، فإن 3% فقط من المنطقة الداخلية التي تكون فيها المدارات باتجاه بلوتو مستقرة تشغلها الأقمار، ^{[ 13 ]} والمنطقة الممتدة من ستيكس إلى هيدرا مكتظة للغاية لدرجة أنه لا يوجد مجال يُذكر لمزيد من الأقمار ذات المدارات المستقرة داخل هذه المنطقة. ^{[ 14 ]} وقد أكد بحث مكثف أجرته مركبة نيو هورايزونز عدم وجود أقمار يزيد قطرها عن 4.5 كيلومتر (2.8 ميل) على مسافات تصل إلى 180,000 كيلومتر (110,000 ميل) من بلوتو (6% من المنطقة المستقرة للأقمار التي تدور باتجاه بلوتو)، بافتراض بياض مماثل لكارون يبلغ 0.38 (أما بالنسبة للمسافات الأقصر، فإن هذا الحد الأدنى يكون أصغر). ^{[ 15 ]}  

الكتل النسبية لأقمار بلوتو. يهيمن شارون على النظام. بالكاد يمكن رؤية نيكس وهيدرا، بينما ستيكس وكيربيروس غير مرئيين على هذا النطاق.

رسم تخطيطي مائل لنظام بلوتو-شارون يوضح أن بلوتو يدور حول نقطة خارجه. كما يظهر بوضوح التزامن المدّي المتبادل بين الجسمين.

تم التأكد من أن مدارات الأقمار دائرية ومستوية، مع اختلاف في الميل أقل من 0.4 درجة وانحرافات مركزية أقل من 0.005. ^{[ 16 ]}

أوحى اكتشاف نيكس وهيدرا باحتمالية وجود نظام حلقات حول بلوتو . إذ يمكن أن تؤدي اصطدامات الأجسام الصغيرة إلى قذف حطام من الأقمار الصغيرة، ما قد يُشكّل نظام حلقات. مع ذلك، تشير بيانات من مسح بصري عميق أجرته الكاميرا المتقدمة للمسح على متن تلسكوب هابل الفضائي ، ودراسات الاحتجاب ^{[ 17 ]} ، ولاحقًا مركبة نيو هورايزونز ، إلى عدم وجود نظام حلقات.

يُشتبه في أن نظام أقمار بلوتو قد نشأ نتيجة اصطدام هائل ، مشابه لاصطدام ثيا الذي يُعتقد أنه شكّل القمر . ^{[ 27 ] [ 28 ]} في كلتا الحالتين، لا يُمكن تفسير الزخم الزاوي العالي للأقمار إلا بهذا السيناريو. تشير المدارات شبه الدائرية للأقمار الأصغر إلى أنها تشكلت أيضًا في هذا الاصطدام، بدلًا من كونها أجسامًا من حزام كايبر تم التقاطها. هذا، بالإضافة إلى رنينها المداري القريب من شارون (انظر أدناه)، يُشير إلى أنها تشكلت بالقرب من بلوتو مما هي عليه الآن، وهاجرت للخارج عندما وصل شارون إلى مداره الحالي. يختلف لونها الرمادي عن لون بلوتو، أحد أكثر الأجرام حُمرةً في النظام الشمسي. يُعتقد أن هذا الاختلاف ناتج عن فقدان مواد متطايرة أثناء الاصطدام أو الاندماج اللاحق، مما جعل أسطح الأقمار مُغطاة بجليد الماء. مع ذلك، كان من المفترض أن يُخلّف مثل هذا الاصطدام حطامًا إضافيًا (أقمارًا أخرى)، لكن لم يكتشف مسبار نيو هورايزونز أي أقمار أو حلقات ، مما يستبعد وجود أي أقمار أخرى ذات حجم كبير تدور حول بلوتو. ^{[ 1 ]} ثمة فرضية بديلة مفادها أن الاصطدام وقع بسرعة تقارب 3200 كيلومتر في الساعة (2000 ميل في الساعة) ، وهي سرعة غير كافية لتدمير شارون وبلوتو. وبدلًا من ذلك، بقيا متصلين ببعضهما لمدة تصل إلى عشر ساعات قبل أن ينفصلا مجددًا. وكان دوران بلوتو الأسرع آنذاك، بدورة واحدة كل ثلاث ساعات، سيولد قوة طرد مركزي أقوى من قوة التجاذب بين الجسمين، مما أدى إلى انفصال شارون عن بلوتو، لكنهما بقيا مرتبطين جاذبيًا. وقد تكون العملية نفسها قد أدت إلى تكوين الأقمار الأربعة الأخرى المعروفة، من مواد انفصلت عن بلوتو وشارون. ^{[ 29 ]} 

تُدرج أقمار بلوتو هنا حسب فترات دورانها، من الأقصر إلى الأطول. ويُبرز شارون، ذو الكتلة الهائلة التي جعلته ينهار إلى شكل كروي بفعل جاذبيته، باللون الأرجواني الفاتح. ولأن مركز ثقل النظام يقع بعيدًا فوق سطح بلوتو، فقد أُدرجت عناصر مدار بلوتو المركزية أيضًا. ^{[ 20 ] [ 30 ] [ 31 ]} جميع العناصر مُقاسة بالنسبة إلى مركز ثقل بلوتو-شارون. ^{[ 20 ]} يبلغ متوسط ​​المسافة الفاصلة بين مركزي بلوتو وشارون 19,596  كيلومترًا. ^{[ 32 ]}

التسمية [ ب ]	الاسم ( النطق )		سميت على اسم [ 34 ]	صورة	القطر (كم)	الكتلة (×10 19  كجم) [ 35 ]	المحور شبه الرئيسي (كم)	الفترة المدارية (بالأيام)	الرنين المداري (بالنسبة إلى شارون)	الغرابة	ميل بلوتو (°) (إلى خط استواء بلوتو)	الحجم البصري (المتوسط)	عام الاكتشاف
	بلوتو	/ ˈ p luː toʊ /​​	بلوتو ، إله العالم السفلي عند الرومان		2376.6 ± 3.2​​	1305 ± 7	2035 [ 32 ]	6.38723	1  :  1	0.0022 [ ج ]	0.001	15.1	1930
أنا	شارون	/ ˈʃ ær ən / , [ د ] / ˈ ك ɛər ən /​	شارون ، حارس العالم السفلي في الأساطير اليونانية		1212 ± 1	158.7 ± 1.5	17536 ± 3​	6.38723	1  :  1	0.0022 [ ج ]	0.080	16.8	1978
V	ستيكس	/ ˈ st ɪ k s /​	نهر ستيكس الأسطوري وإلهته التي تحمل الاسم نفسه		16 × 9 × 8 [ 36 ]	0.00075	42656 ± 78​	20.16155	1  :  3.16	0.00579	0.81 ± 0.16	27	2012
٢	نيكس	/ ˈ n ɪ k s /	التهجئة المصرية لاسم نيكس ، إلهة الليل في الأساطير اليونانية		49.8 × 33.2 × 31.1 [ 37 ]	0.005 ± 0.004	48694 ± 3​	24.85463	1  :  3.89	0.00204	0.133 ± 0.008	23.7	2005
رابعاً	كيربيروس	/ ˈ ك ɜːر ب ər ə ق ، - ɒ ق /	التهجئة اليونانية لكلمة سيربيروس ، الكلب ذو الرؤوس المتعددة الذي يحرس العالم السفلي اليوناني		19 × 10 × 9 [ 36 ]	0.0016 ± 0.0009	57783 ± 19​	32.16756	1  :  5.04	0.00328	0.389 ± 0.037	26	2011
3	هيدرا	/ ˈ haɪ dr ə /​​	الهيدرا ، الثعبان متعدد الرؤوس الذي يحرس العالم السفلي اليوناني		50.9 × 36.1 × 30.9 [ 37 ]	0.005 ± 0.004	64738 ± 3​	38.20177	1  :  5.98	0.00586	0.242 ± 0.005	23.3	2005

تحدث ظاهرة العبور عندما يمر أحد أقمار بلوتو بين بلوتو والشمس. ويحدث هذا عندما تتطابق إحدى عقد مدارات الأقمار (النقاط التي تتقاطع فيها مداراتها مع مسار الشمس الظاهري ) مع بلوتو والشمس. ولا يمكن أن يحدث هذا إلا في نقطتين على مدار بلوتو؛ ومن المصادفة أن هاتين النقطتين قريبتان من أقرب نقطة وأبعد نقطة في مدار بلوتو. أما ظاهرة الاحتجاب فتحدث عندما يمر بلوتو أمام أحد أقماره ويحجبه.

يبلغ القطر الزاوي لشارون 4 درجات قوسية كما يُرى من سطح بلوتو؛ بينما تبدو الشمس أصغر بكثير، إذ يتراوح قطرها بين 39 و65 ثانية قوسية فقط . وبالمقارنة، يبلغ القطر الزاوي للقمر كما يُرى من الأرض 31 دقيقة قوسية فقط ، أو ما يزيد قليلاً عن نصف درجة قوسية. لذلك، يبدو أن قطر شارون أكبر بثماني مرات من قطر القمر، أو مساحته أكبر بـ 64 مرة من مساحته؛ ويعود ذلك إلى قرب شارون من بلوتو وليس إلى حجمه، فمع أن نصف قطر القمر يزيد قليلاً عن ثلث نصف قطر القمر، إلا أن بُعد القمر عن سطح الأرض يزيد 20 مرة عن بُعد شارون عن سطح بلوتو. ويضمن هذا القرب أن جزءًا كبيرًا من سطح بلوتو يمكن أن يشهد كسوفًا شمسيًا. ولأن بلوتو يُظهر دائمًا نفس الوجه لشارون بسبب ظاهرة التزامن المداري، فإن نصف الكرة الأرضية المواجه لشارون فقط هو الذي يشهد كسوفًا شمسيًا بفعل شارون.

يمكن للأقمار الأصغر أن تُلقي بظلالها في أماكن أخرى. أما الأقطار الزاوية للأقمار الأربعة الأصغر (كما تُرى من بلوتو) فهي غير مؤكدة. يبلغ قطر قمر نيكس من 3 إلى 9 دقائق قوسية، بينما يبلغ قطر قمر هيدرا من 2 إلى 7 دقائق قوسية. وهذه الأقطار أكبر بكثير من القطر الزاوي للشمس، لذا فإن كسوف الشمس الكلي يحدث بسبب هذه الأقمار.

يصعب تقدير خسوف قمري ستيكس وكيربيروس، نظرًا لعدم انتظام شكلهما، حيث تتراوح أبعاد ستيكس الزاوية بين 76.9 × 38.5 و77.8 × 38.9 ثانية قوسية، بينما تتراوح أبعاد كيربيروس بين 67.6 × 32.0 و68.0 × 32.2 ثانية قوسية. ونتيجةً لذلك، لا يشهد ستيكس خسوفًا حلقيًا، إذ يزيد قطر محوره الأوسع عن قطر الشمس بأكثر من 10 ثوانٍ قوسية. أما كيربيروس، فرغم أنه أكبر قليلًا، لا يشهد خسوفًا كليًا، لأن قطر محوره الأصغر لا يتجاوز 32 ثانية قوسية. وستكون خسوفات ستيكس وكيربيروس عبارة عن خسوفات جزئية وهجينة، بينما يُعد الخسوف الكلي نادرًا للغاية.

ستبدأ الفترة التالية من الأحداث المتبادلة الناتجة عن شارون في أكتوبر 2103، وتصل ذروتها في 2110، وتنتهي في يناير 1117. خلال هذه الفترة، سيحدث كسوف للشمس مرة واحدة كل يوم بلوتوني، بحد أقصى 90 دقيقة. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

زارت المركبة الفضائية "نيو هورايزونز " نظام بلوتو في يوليو 2015. وقد التقطت صوراً بدقة تصل إلى 330 متراً (1080 قدماً) لكل بكسل لكوكب نيكس، ودقة تصل إلى 1.1 كيلومتر (0.68 ميل) لكل بكسل لكوكب هيدرا. كما التقطت صوراً بدقة أقل لكوكبي ستيكس وكيربيروس. ^{[ 40 ]}  

• ستيرن، إس إيه؛ ويفر، إتش إيه؛ ستيفل، إيه جيه؛ موتشلر، إم جيه؛ ميرلين، دبليو جيه؛ بوي، إم دبليو؛ يونغ، إي إف؛ يونغ، إل إيه؛ سبنسر، جيه آر (2005). "خصائص وأصل النظام الرباعي حول بلوتو". arXiv : astro-ph/0512599 .
• ستيفل، أ. ج.؛ موتشلر، م. ج.؛ ويفر، هـ. أ.؛ ستيرن، س. أ.؛ دوردا، د. د.؛ تيريل، د.؛ ميرلين، و. ج.؛ يونغ، ل. أ.؛ يونغ، إ. ف.؛ بوي، م. و.؛ سبنسر، ج. ر. (2006). "قيود جديدة على أقمار إضافية لنظام بلوتو". المجلة الفلكية . 132 (2): 614-619 . arXiv : astro-ph/0511837 . Bibcode : 2006AJ....132..614S . doi : 10.1086/505424 . S2CID 10547358 . 
• بوي، مارك دبليو؛ غروندي، ويليام إم؛ يونغ، إليوت إف؛ يونغ، ليزلي إيه؛ ستيرن، إس. آلان (2006). "مدارات وقياسات ضوئية لأقمار بلوتو: شارون، S/2005 P1، وS/2005 P2". المجلة الفلكية . 132 (1): 290-298 . arXiv : astro-ph/0512491 . Bibcode : 2006AJ....132..290B . doi : 10.1086/504422 . S2CID 119386667 . 
• بروزوفيتش، مارينا؛ شوالتر، مارك ر.؛ جاكوبسون، روبرت أ.؛ بوي، مارك و. (2015). "مدارات وكتل أقمار بلوتو". إيكاروس . 246 : 317-329 . Bibcode : 2015Icar..246..317B . doi : 10.1016/j.icarus.2014.03.015 .
• المخطوطة الملكية (2016). بلوتو وشارون . كريت سبيس . رقم ISBN 978-1-5349-6074-9.
• تعميم الاتحاد الفلكي الدولي رقم 8625 ، الذي يصف اكتشاف 2005 P1 وP2
• نشرة الاتحاد الفلكي الدولي رقم 8686 ، التي تشير إلى لون أكثر حيادية لعام 2005 P2
• تعميم الاتحاد الفلكي الدولي رقم 8723 الذي يعلن اسمي نيكس وهيدرا
• معلومات أساسية حول قمرينا المكتشفين حديثًا لكوكب بلوتو – موقع مكتشفي نيكس وهيدرا

• سكوت س. شيبارد : أقمار بلوتو
• عرض ثلاثي الأبعاد تفاعلي لنظام بلوتو
• رسوم متحركة لنظام بلوتو
• رصد تلسكوب هابل أقمارًا جديدة محتملة حول بلوتو (ناسا)
• اكتشاف قمرين إضافيين يدوران حول بلوتو (SPACE.com)
• موقع مهمة آفاق جديدة