gov-civil-vilareal.ptMôžu mať mesiace mesiace? Áno! No niekedy.
>Ľudia, ktorí sú zvedaví na vesmír, mi kladú veľa otázok. Niektoré z nich sú bežnejšie ako ostatné. Sú čierne diery skutočné? (Áno.) Verím na mimozemšťanov a lietajúce taniere? ( Áno a nie. )
Ďalší, nad ktorým som premýšľal, je: Môžu mať mesiace mesiace?
Problém sa vyskytol nedávno z dvoch dôvodov: Jedným z nich je nedávny možný objav mesiaca obiehajúceho exoplanétu. Druhým je, že dvojica astronómov, Juna Kollmeier a Sean Raymond, uhasila dokument, ktorý o tom všetkom robí celkom zaujímavé výpočty aby sme zistili, či mesiac skutočne môže mať aj svoj vlastný mesiac.
Je iróniou, že doslova niekoľko dní pred tým, ako tento dokument vyšiel, Tiež som o tom špekuloval :
V tomto vlákne stručne preberám niektoré pojmy, ale deje sa tu oveľa viac. Poďme sa teda pozrieť.
Môže mať mesiac mesiac? Ukazuje sa, že na to existuje jednoduchá a komplikovanejšia (ale stále skvelá) odpoveď. Jednoduché je: Áno! A už ste to vedeli, ak ste o tom uvažovali správne. Koniec koncov, niekoľko misií Apollo obiehalo okolo Mesiaca a máme ďalšie sondy, ktoré to urobili tiež, ako napríklad nádherné Lunárny prieskumný orbiter (Myslím, no tak, je to priamo v názve).
Ale to nie je to, čo máte na mysli, však? Chcete vedieť, či a prirodzené mesiac môže obiehať okolo iného mesiaca.
Odpoveď na to je iná. To je: Áno! Ale len niekedy . A nikdy sme žiadneho nevideli. Aspoň zatiaľ nie.
Po prvé, čo je mesiac? Jednoducho povedané, je to objekt, ktorý obieha okolo planéty (čo je to planéta? No, je to ťažšie definovať a tiež IMO nie je strašne dôležité). Planéta teda obieha okolo hviezdy (zvyčajne) a mesiac obieha okolo planéty.
ženská myseľ počas pravidla bez kontaktu
Čo teda obieha okolo mesiaca? Došlo k nejakej diskusii o tom, čo také niečo nazvať, a hoci niektorí ľudia majú radi mesačné mesiace, nezaujíma ma to. Nie preto, že by to bolo hlúpe - nebo vie, že ich máme veľa hlúpe mená pre triedy vecí vo vesmíre - ale pretože je ťažké to povedať a nie je také opisné, ako by mohlo byť.
Najradšej mám submoon. Ľahšie sa to hovorí a význam je jasný*.
Takže podmorské mesiace. Ukazuje sa, že oni môcť existujú, ale iba za určitých podmienok. A kvôli tomu musíme hovoriť o gravitácii.
Zem a Mesiac, ktoré v roku 1998 videla vesmírna loď NEAR-Shoemaker na svojej ceste na stretnutie s asteroidom Eros. Kredit: Tím vesmírnych lodí NEAR, JHUAPL, NASA
Pozrite sa napríklad na Zem a Mesiac. Zem je asi 80 -krát hmotnejšia ako Mesiac. To znamená, že ak niečo umiestnite na širokú obežnú dráhu okolo Mesiaca, gravitácia Zeme môže stačiť na to, aby ste ho odtiahli. Čím ďalej submoon obieha okolo Mesiaca, tým väčší vplyv má Zem. Aj keď ho Zem jednoducho nevytrhne z obežnej dráhy, gravitácia Zeme na to môže stačiť porucha jemne zmeníte obežnú dráhu. Potom zakaždým, keď prechádza medzi Mesiacom a Zemou, obežná dráha sa trochu zmení. Tie sa sčítajú a nakoniec sa ponorka stratí, vyhodí von do vesmíru alebo sa zrúti na Mesiac alebo Zem.
Ukázalo sa, že tento efekt môžete modelovať pomocou fyziky a matematiky. Keď to urobíte, zistíte, že okolo Mesiaca je objem, v ktorom je vplyv Mesiaca oveľa silnejší ako vplyv planéty, a podmorský mesiac môže byť stabilný (v skutočnosti to bolo prvýkrát urobené s cieľom zistiť vplyv planéty okolo seba, keď obieha okolo hviezdy, ale matematika je rovnaká). Tento objem priestoru sa nazýva vrchová sféra .†
Veľkosť sféry mesačného vrchu závisí od troch vecí: hmotnosť planéty, okolo ktorej obieha, hmotnosť mesiaca a ako ďaleko je planéta od mesiaca. To dáva zmysel; masívnejší mesiac môže lepšie držať podmorské mesiace, ale masívnejšia planéta to robí ťažším. A ak ste príliš blízko svojej planéty, odstráni to podvodné mesiace.
Matematika nie je taká ťažká (z väčšej časti sa môžete pripájať a chugovať). Napríklad pri použití Zeme a Slnka má sféra Zemského kopca polomer asi 1,5 milióna kilometrov, čo je ďaleko za vzdialenosť Mesiaca 385 000 km.
Je zaujímavé, že sféra Moon’s Hill je asi 58 000 km od svojho stredu (alebo zhruba 56 000 km od svojho povrchu, čo zodpovedá jej polomeru). To je dosť veľké! Takže áno, na Mesiaci môže byť aj submoon.
Aby ste boli vyberaví, ukazuje sa, že aj keď ste vo sfére mesačného kopca, gravitácia planéty vás môže stále strieľať a dráždiť, čo vás časom destabilizuje. Je ťažké to vypočítať, ale slušný odhad je, že ste dlho stabilní (napríklad miliardy rokov), ak sa nachádzate v polovici polomeru sféry Hill. Takže pre Mesiac necelých 28 000 km od povrchu.
Ale je tu problém, ak sa dostanete aj vy Zavrieť aj na mesiac. Myslím tým, samozrejme, musíte byť mimo povrch mesiaca, aby ste mohli obiehať, inak kapow . Náraz. Ale je tu aj problém príliv a odliv .
Stručne povedané, príliv a odliv sú účinkom gravitácie. Pretože gravitácia so vzdialenosťou slabne, veľký predmet blízko väčšieho pociťuje po svojej šírke rôzne gravitácie. Ak je tento rozdiel príliš veľký, môže objekt roztrhať!
Táto vzdialenosť, kde sa to stane, sa nazýva Rocheho limit . Závisí to od mnohých vecí, vrátane hmotnosti dvoch predmetov a veľkosti menšieho. Môžete to tiež vypočítať na základe pomeru dvoch objektov hustoty a veľkosť väčší jeden. Nakoniec to však znamená, že nemôžete získať príliš veľké a blízke mesiac v porovnaní s jeho materským mesiacom, inak sa rozpadne.
A teraz sa konečne môžeme pozrieť na čo sa našlo astronómami, ktorí sa na to pozreli a urobili matematiku. Položili si veľmi konkrétnu otázku: Dokážete získať ponorku obiehajúcu okolo Mesiaca v našej slnečnej sústave a dosiahnuť, aby bola obežná dráha stabilná počas celej životnosti slnečnej sústavy, 4,6 miliardy rokov?
Graf, ktorý ukazuje, aké mesiace v slnečnej sústave môžu mať submunície. Os x je vzdialenosť mesiaca od jeho planéty a os y je veľkosť mesiaca. Sivá oblasť je tam, kde môže byť 10-kilometrový podmorský mesiac stabilný; rôzne čiary predstavujú rôzne veľkosti. Kredit: upravené od Kollmeira a Raymonda
číslo anjela 111
Ukázalo sa, že nie veľa mesiacov v slnečnej sústave môže hostiť slušnú veľkosť (povedzme 10 km) submoon. U niektorých je Hillova sféra vo vnútri Mesiaca (napríklad s veľmi nízkym hmotnostným mesiacom obiehajúcim blízko masívnej planéty) alebo taká malá, že nemôžete dosiahnuť stabilnú obežnú dráhu.
Ale našli ich niekoľko a zoznam je zaujímavý: náš Mesiac (ktorý sme poznali z toho, čo som ukázal vyššie), Saturnove mesiace Titan a Iapetus a Jupiterov mesiac Callisto . Titan je obrovský, a tak sa dokáže udržať aj proti Saturnu, zatiaľ čo Iapetus a Callisto sú dostatočne ďaleko od svojich planét, takže ich vrcholové sféry sú primerane veľké. Náš Mesiac je kombináciou oboch dôvodov.
Iapetus je mesiac Saturnu a má veľmi zvláštny hrebeň hôr, ktorý prechádza okolo svojho rovníka. Kredit: Tím Cassini Imaging, SSI, JPL, ESA, NASA
Len čo som si prečítal tú časť ich papiera, vlasy na zátylku sa mi zdvihli. Iapetus má ohromný hrebeň hôr tiahnuci sa doslova po celom mesiaci na jeho rovníku. Nie je známe, ako sa formoval, ale mohlo to byť spôsobené zrážkou pomalej rýchlosti s menším predmetom, ktorý sa roztrhol; trosky potom obkolesili mesiac a zrútili sa pozdĺž rovníka. Najľahšie by sa to stalo, keby Iapetus mal malý mesiac a nakoniec Saturnov vplyv (a/alebo vplyv iných mesiacov obiehajúcich planétu) spôsobil, že sa dostal príliš blízko Iapeta. Potom to prevzal Roche.
Hmmmmm. Nie je to dôkaz, ale je to určite zaujímavé.
Je teda celkom možné, že by mesiac mal aj mesiac. Super! Ale ak je to tak, prečo žiadne nevidíme?
Jednak môžu byť niektoré príliš malé na to, aby ste ich dobre videli. Niečo, povedzme, desať metrov naprieč, by bolo dosť ťažké rozoznať okolo našej obežnej dráhy vlastné Moon, nieto ešte Titan. Ale určite nevidíme väčšie, ktoré by mal byť viditeľný, a to je zaujímavé.
Problém môže byť v tom, že formovanie spolu s mesiacom a planétou nie je možné; kotúč plynu a prachu, ktorý víri okolo detskej hviezdy, môže byť príliš chaotický na to, aby sa submoon ľahko skondenzoval. To je možné zachytiť asteroid a stať sa podmorským, ale je to veľmi ťažké a zriedkavé.
Inými slovami, aj keď existuje oblasť okolo mesiaca, kde je submesto stabilné, v prvom rade môže byť príliš ťažké získať submoon v tejto oblasti.
prečo je cestujúci hodnotený na str. 13
Ale je toho viac. Príliv a odliv z planéty v priebehu času ovplyvňujú obežnú dráhu mesiaca. Podrobnosti sú zložité, ale napríklad náš Mesiac sa pravdepodobne formoval extrémne blízko Zeme a za miliardy rokov ustúpil do svojej súčasnej vzdialenosti. Stále klesá asi o 4 centimetre za rok.
Keď bolo skutočne blízko Zeme, sféra Mesačného vrchu by bola veľmi malá, dokonca aj vo vnútri Mesiaca. Ak je to tak, nemohlo by sa vytvoriť submoonium! Kým sa dostal dostatočne ďaleko od Zeme, aby mal značnú vrcholovú sféru, bolo už neskoro.
V prípade Saturnu a Jupitera sú ostatné mesiace obiehajúce okolo týchto planét dosť veľké (Titan a Ganymede majú veľkosť približne ako Merkúr!). Môžu tiež ovplyvniť podmorské mesiace a destabilizovať ich. To je možno dôvod, prečo v našej slnečnej sústave nevidíme žiadne podmorské mesiace.
To však neznamená, že neexistujú! Vo výskumnej práci Kollmeier a Raymond ukazujú, že možný exomesiac Kepler-1625b-I by mohol mať exosubmoon, vrátane mesiaca slušnej veľkosti (a Raymond hovorí o tom aj v príspevku na blogu) . Nie je ťažké si predstaviť situácie v iných hviezdnych systémoch, kde by sa to tiež mohlo stať.
Aké poetické! Mimozemská hviezda, obkolesená mimozemskou planétou, obkolesená mimozemským mesiacom, krúžila v oveľa menšom, ale možno podstatnom mimozemskom mesiaci. Je škoda, že tu niečo také nemáme, ale je to veľký vesmír.
A zábavné na zamyslenie.
Ďakujem Seanovi Raymondovi a Juna Kollmeier za ich nadšenú pomoc s niekoľkými otázkami, ktoré som mal o stabilite pod hladinou mesiaca.
* Všimnite si toho, že v tomto vlákne Twitteru som sa sám previnil používaním moonmoon (aj keď v skutočnosti používam exomoonmoon). Ale to bolo pre Twitter, kde som sa niekedy nechal byť tichším, na rozdiel od tu na blogu, kde nie je to nič iné ako dôstojnosť .
† Písal som o tom predtým, konkrétne v súvislosti s tvrdením niektorých ľudí, že technicky Mesiac neobieha okolo Zeme ( robí ) , a tiež s odkazom na Pluto je planéta alebo nie .
