gov-civil-vilareal.ptΜπορούν τα φεγγάρια να έχουν φεγγάρια; Ναί! Λοιπόν, μερικές φορές.
>Μου κάνουν πολλές ερωτήσεις από ανθρώπους που είναι περίεργοι για το Σύμπαν. Μερικά από αυτά είναι πιο κοινά από άλλα. Είναι αληθινές οι μαύρες τρύπες; (Ναι.) Πιστεύω σε εξωγήινους και ιπτάμενους δίσκους; ( Ναι και ΟΧΙ. )
Ένα άλλο, που αναρωτήθηκα για τον εαυτό μου, είναι: Μπορούν τα φεγγάρια να έχουν φεγγάρια;
Το ζήτημα εμφανίστηκε πρόσφατα για δύο λόγους: Ο ένας είναι η πρόσφατη πιθανή ανακάλυψη ενός φεγγαριού σε τροχιά εξωπλανήτη. Το άλλο είναι ότι ένα ζευγάρι αστρονόμων, η Juna Kollmeier και ο Sean Raymond, έβαλαν μέρος ένα χαρτί που κάνει μερικούς αρκετά ενδιαφέροντες υπολογισμούς για όλα αυτά για να δούμε αν ένα φεγγάρι μπορεί πραγματικά να έχει ένα δικό του φεγγάρι.
Κατά ειρωνικό τρόπο, κυριολεκτικά λίγες μέρες πριν βγει αυτό το χαρτί, Έκανα και εικασίες για αυτό :
Σε αυτό το νήμα περνάω εν συντομία μερικές από τις έννοιες, αλλά υπάρχουν πολλά περισσότερα εδώ. Ας ρίξουμε λοιπόν μια ματιά.
Μπορεί ένα φεγγάρι να έχει φεγγάρι; Αποδεικνύεται ότι υπάρχει μια εύκολη απάντηση σε αυτό και μια πιο περίπλοκη (αλλά ακόμα δροσερή). Το εύκολο είναι: Ναι! Και το ξέρατε ήδη, αν το σκεφτήκατε με τον σωστό τρόπο. Άλλωστε, αρκετές αποστολές του Απόλλωνα περιστρέφονται γύρω από τη Σελήνη, και έχουμε άλλους ανιχνευτές που το έκαναν επίσης, όπως το υπέροχο Lunar Reconnaissance Orbiter (Εννοώ, ελάτε, είναι ακριβώς εκεί στο όνομα).
Αλλά αυτό δεν είναι ακριβώς αυτό που εννοείς, έτσι δεν είναι; Θέλετε να μάθετε αν α φυσικός το φεγγάρι μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα άλλο φεγγάρι.
Η απάντηση σε αυτό είναι διαφορετική. Είναι: Ναι! Αλλά μόνο ωρες ωρες . Και δεν έχουμε δει ποτέ ένα. Τουλάχιστον όχι ακόμα.
Πρώτον, τι είναι το φεγγάρι; Με απλά λόγια, είναι ένα αντικείμενο που περιστρέφεται γύρω από έναν πλανήτη (τι είναι ένας πλανήτης; Λοιπόν, είναι πιο δύσκολο να προσδιοριστεί, και επίσης ο ΙΜΟ δεν είναι τρομερά σημαντικός). Έτσι ένας πλανήτης περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι (συνήθως) και ένα φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από έναν πλανήτη.
Τι περιστρέφεται λοιπόν γύρω από ένα φεγγάρι; Έγινε κάποια συζήτηση για το πώς να ονομάσω κάτι τέτοιο, και ενώ μερικοί λατρεύουν τη Σελήνη, δεν με νοιάζει. Όχι επειδή είναι ανόητο - ο ουρανός ξέρει ότι έχουμε πολλά ανόητα ονόματα για κατηγορίες πραγμάτων στο διάστημα - αλλά επειδή είναι δύσκολο να ειπωθεί και δεν είναι τόσο περιγραφικό όσο θα μπορούσε να είναι.
Προτιμώ το submoon. Πιο εύκολο να το πεις, και το νόημα είναι σαφές*.
το αγόρι που δέσμευσε τον άνεμο
Λοιπόν, υποβρύχια. Αποδεικνύεται ότι αυτοί μπορώ υπάρχουν, αλλά μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Και για αυτό, πρέπει να μιλήσουμε για τη βαρύτητα.
Η Γη και η Σελήνη, που είδαν το διαστημόπλοιο NEAR-Shoemaker το 1998 στο δρόμο για ραντεβού με τον αστεροειδή Έρωτα. Πίστωση: NEAR Spacecraft Team, JHUAPL, NASA
Κοιτάξτε τη Γη και τη Σελήνη, για παράδειγμα. Η Γη είναι πολύ πιο μαζική, με συντελεστή περίπου 80, από τη Σελήνη. Αυτό σημαίνει ότι αν βάλετε κάτι σε ευρεία τροχιά γύρω από τη Σελήνη, η βαρύτητα της Γης μπορεί να είναι αρκετή για να την απομακρύνει. Όσο πιο μακριά βρίσκεται μια σελήνη σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη, τόσο μεγαλύτερη επιρροή έχει η Γη. Ακόμα κι αν η Γη δεν την βγάλει απλώς από την τροχιά της, η βαρύτητα της Γης μπορεί να είναι αρκετή διαταράσσω αλλάξτε την τροχιά διακριτικά. Στη συνέχεια κάθε φορά που περνάει μεταξύ Σελήνης και Γης η τροχιά αλλάζει λίγο. Αυτά αθροίζονται, και τελικά το υπομήνιο χάνεται, εκτοξεύεται στο διάστημα ή στέλνεται συντρίβοντας στη Σελήνη ή τη Γη.
Αποδεικνύεται ότι μπορείτε να μοντελοποιήσετε αυτό το εφέ χρησιμοποιώντας τη φυσική και τα μαθηματικά. Όταν το κάνετε, διαπιστώνετε ότι υπάρχει ένας όγκος γύρω από ένα φεγγάρι όπου η επιρροή του φεγγαριού είναι πολύ ισχυρότερη από αυτή του πλανήτη και μια υπομηνία μπορεί να είναι σταθερή (στην πραγματικότητα έγινε για να καταλάβουμε την επιρροή ενός πλανήτη γύρω του όταν περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο, αλλά τα μαθηματικά είναι τα ίδια). Αυτός ο όγκος χώρου ονομάζεται η σφαίρα του λόφου .†
Το μέγεθος της σφαίρας ενός φεγγαριού λόφου εξαρτάται από τρία πράγματα: τη μάζα του πλανήτη στον οποίο περιφέρεται, τη μάζα του φεγγαριού και πόσο μακριά είναι ο πλανήτης από το φεγγάρι. Αυτό βγάζει νόημα; ένα πιο ογκώδες φεγγάρι μπορεί να κρατήσει καλύτερα τα υποβρύχια, αλλά ένας πιο ογκώδης πλανήτης το κάνει πιο δύσκολο. Και αν είστε πολύ κοντά στον πλανήτη σας, απομακρύνεται το υπομήνιο.
Τα μαθηματικά δεν είναι τόσο δύσκολα (μπορείτε να συνδέσετε και να τσιμπήσετε ως επί το πλείστον). Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τη Γη και τον Sunλιο, η σφαίρα του λόφου της Γης βρίσκεται σε ακτίνα περίπου 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, πολύ πέρα από την απόσταση της Σελήνης των 385.000 χιλιομέτρων.
Είναι ενδιαφέρον ότι η σφαίρα του Moon's Hill βρίσκεται περίπου 58.000 χιλιόμετρα από το κέντρο της (ή περίπου 56.000 χιλιόμετρα από την επιφάνειά της, που αντιπροσωπεύει την ακτίνα της). Είναι αρκετά μεγάλο! Οπότε ναι, η Σελήνη μπορεί να έχει υπομήνη.
Για να είστε επιλεκτικοί, αποδεικνύεται ότι ακόμη και αν βρίσκεστε μέσα στη σφαίρα ενός λόφου του φεγγαριού, η βαρύτητα του πλανήτη μπορεί ακόμα να σας σπρώξει και να σας παρασύρει, αποσταθεροποιώντας σας με την πάροδο του χρόνου. Αυτό είναι δύσκολο να υπολογιστεί, αλλά μια αξιοπρεπής εκτίμηση είναι ότι είστε σταθεροί για μεγάλο χρονικό διάστημα (όπως, δισεκατομμύρια χρόνια) εάν βρίσκεστε στη μισή ακτίνα της σφαίρας του Hill. Έτσι, για τη Σελήνη, λιγότερο από 28.000 χιλιόμετρα από την επιφάνεια.
Αλλά υπάρχει πρόβλημα αν το αποκτήσετε κι εσείς Κλείσε και σε ένα φεγγάρι. Εννοώ, προφανώς, πρέπει να βρίσκεστε έξω από την επιφάνεια του φεγγαριού για να περιστρέψετε, ή αλλιώς καπόου . Επίπτωση. Υπάρχει όμως και το πρόβλημα του παλίρροιες .
Με λίγα λόγια, οι παλίρροιες είναι αποτέλεσμα βαρύτητας. Επειδή η βαρύτητα εξασθενεί με την απόσταση, ένα μεγάλο αντικείμενο κοντά σε ένα μεγαλύτερο αισθάνεται διαφορετικές ποσότητες βαρύτητας σε όλο το πλάτος του. Εάν αυτή η διαφορά γίνει πάρα πολύ, μπορεί να σχίσει το αντικείμενο!
Αυτή η απόσταση όπου συμβαίνει αυτό ονομάζεται το όριο Roche . Εξαρτάται από πολλά πράγματα, συμπεριλαμβανομένων των μαζών των δύο αντικειμένων και του μεγέθους του μικρότερου. Μπορείτε επίσης να το υπολογίσετε με βάση την αναλογία των δύο αντικειμένων » πυκνότητες και το μέγεθος του μεγαλύτερος ένας. Αλλά στο τέλος, αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να πάρετε ένα υπομήνο που είναι πολύ μεγάλο και κοντά σε σχέση με το μητρικό φεγγάρι, αλλιώς θα διαλυθεί.
Και τώρα, επιτέλους, μπορούμε να ρίξουμε μια ματιά τι βρέθηκε από τους αστρονόμους που το εξέτασαν και έκαναν τα μαθηματικά. Έθεσαν μια πολύ συγκεκριμένη ερώτηση: Μπορείτε να πάρετε μια υπομήνη που περιφέρεται γύρω από ένα φεγγάρι στο ηλιακό μας σύστημα και να έχετε την τροχιά σταθερή για όλη τη διάρκεια ζωής του ηλιακού συστήματος, 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια;
Ένα γράφημα που δείχνει ποια φεγγάρια στο ηλιακό σύστημα μπορούν να έχουν υπομήνες. Ο άξονας x είναι η απόσταση του φεγγαριού από τον πλανήτη του και ο άξονας y είναι το μέγεθος του φεγγαριού. Η γκρίζα περιοχή είναι εκεί όπου μια υπομηνία 10 χιλιομέτρων μπορεί να είναι σταθερή. οι διαφορετικές γραμμές αντιπροσωπεύουν διαφορετικά μεγέθη. Πίστωση: προσαρμοσμένο από τους Kollmeir και Raymond
Αποδεικνύεται ότι πολλά φεγγάρια στο ηλιακό σύστημα δεν μπορούν να φιλοξενήσουν μια υπομήνη αξιοπρεπούς μεγέθους (ας πούμε, 10 χλμ.). Για μερικούς, η σφαίρα του Hill βρίσκεται μέσα στο φεγγάρι (για παράδειγμα, με ένα φεγγάρι πολύ χαμηλής μάζας που περιφέρεται κοντά σε έναν τεράστιο πλανήτη), ή τόσο μικρό που δεν μπορείτε να πάρετε μια σταθερή τροχιά.
Βρήκαν όμως πολλά και η λίστα είναι ενδιαφέρουσα: Η Σελήνη μας (την οποία γνωρίζαμε από όσα έδειξα παραπάνω), τα φεγγάρια του Κρόνου Τιτάν και Ιαπέτο και το φεγγάρι του Δία Καλλιστώ . Ο Τιτάνας είναι τεράστιος και έτσι μπορεί να συγκρατηθεί ενάντια στον Κρόνο, ενώ ο Ιαπέτος και ο Καλλιστώ είναι αρκετά μακριά από τους πλανήτες τους, ώστε οι σφαίρες του λόφου τους να είναι αρκετά μεγάλες. Η Σελήνη μας είναι ένας συνδυασμός και των δύο λόγων.
Ο Ιάπετος είναι ένα φεγγάρι του Κρόνου και έχει μια πολύ περίεργη κορυφογραμμή βουνών που φτάνουν μέχρι τον ισημερινό του. Πίστωση: Ομάδα απεικόνισης Cassini, SSI, JPL, ESA, NASA
Μόλις διάβασα εκείνο το μέρος του χαρτιού τους, τα μαλλιά στο πίσω μέρος του λαιμού μου σηκώθηκαν. Ο Ιάπετος έχει μια τεράστια κορυφογραμμή βουνών που απλώνεται κυριολεκτικά σε όλο το φεγγάρι στον ισημερινό του. Δεν είναι γνωστό πώς σχηματίστηκε, αλλά μπορεί να ήταν από μια σύγκρουση αργής ταχύτητας με ένα μικρότερο αντικείμενο που διαλύθηκε. τα συντρίμμια περικύκλωσαν το φεγγάρι και κατέρρευσαν κατά μήκος του ισημερινού. Ο ευκολότερος τρόπος για να συμβεί αυτό θα ήταν αν ο Ιαπέτος είχε ένα μικρό φεγγάρι και τελικά η επιρροή του Κρόνου (ή/και άλλων φεγγαριών που περιστρέφονταν γύρω από τον πλανήτη) τον έκανε να πλησιάσει πολύ τον Ιαπέτο. Τότε ανέλαβε ο Ρος.
Χμμμμμ. Δεν είναι καθόλου απόδειξη, αλλά είναι σίγουρα ενδιαφέρον.
Επομένως, είναι σίγουρα δυνατό για ένα φεγγάρι να έχει υπομήνη. Δροσερός! Αλλά αν συμβαίνει αυτό, γιατί δεν βλέπουμε κανένα;
Λοιπόν, για ένα πράγμα, μερικά μπορεί να είναι πολύ μικρά για να δουν καλά. Κάτι, ας πούμε, δέκα μέτρα απέναντι θα ήταν αρκετά δύσκολο να εντοπιστεί σε τροχιά γύρω από το δικό μας τα δικά Σελήνη, πόσο μάλλον ο Τιτάνας. Σίγουρα όμως δεν βλέπουμε μεγαλύτερες πρέπει να είναι ορατό και αυτό είναι ενδιαφέρον.
Το πρόβλημα μπορεί να είναι ότι ο σχηματισμός μαζί με το φεγγάρι και τον πλανήτη δεν είναι δυνατός. ο δίσκος του αερίου και της σκόνης που στροβιλίζεται γύρω από ένα baby star μπορεί να είναι πολύ χαοτικός για να μην συμπυκνωθεί εύκολα μια υπομηνία. Του δυνατόν να συλλάβει έναν αστεροειδή και να γίνει υπομήνος, αλλά αυτό είναι πολύ δύσκολο και σπάνιο.
Με άλλα λόγια, ενώ υπάρχει μια περιοχή γύρω από ένα φεγγάρι όπου μια υπομηνία είναι σταθερή, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να αποκτήσετε ένα υπομηνία στην περιοχή από την αρχή.
Αλλά υπάρχουν κι άλλα. Με την πάροδο του χρόνου, οι παλίρροιες από έναν πλανήτη επηρεάζουν την τροχιά ενός φεγγαριού. Οι λεπτομέρειες είναι περίπλοκες, αλλά για παράδειγμα, η Σελήνη μας πιθανότατα σχηματίστηκε εξαιρετικά κοντά στη Γη και για δισεκατομμύρια χρόνια έχει υποχωρήσει στη σημερινή της απόσταση. Εξακολουθεί να υποχωρεί περίπου 4 εκατοστά το χρόνο.
Όταν ήταν πραγματικά κοντά στη Γη, η σφαίρα του Moon's Hill θα ήταν πολύ μικρή, ακόμη και μέσα στη Σελήνη. Αν συμβαίνει αυτό, δεν θα μπορούσε να σχηματιστεί υπομήνη! Μέχρι να απομακρυνθεί αρκετά από τη Γη για να έχει μια σημαντική σφαίρα λόφου, ήταν πολύ αργά.
Στην περίπτωση του Κρόνου και του Δία, τα άλλα φεγγάρια που περιστρέφονται γύρω από αυτούς τους πλανήτες είναι αρκετά μεγάλα (ο Τιτάνας και ο Γανυμήδης είναι και οι δύο περίπου στο μέγεθος του Ερμή!). Μπορούν επίσης να επηρεάσουν τα υποβρύχια, αποσταθεροποιώντας τα. Αυτός μπορεί να είναι ο λόγος που δεν βλέπουμε υπομήνες στο ηλιακό μας σύστημα.
Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν! Στην ερευνητική εργασία οι Kollmeier και Raymond δείχνουν ότι το πιθανό εξωμήμα Kepler-1625b-I θα μπορούσε να έχει ένα εξωμήλιο, συμπεριλαμβανομένου ενός αξιοπρεπούς μεγέθους (και Raymond μιλάει για αυτό και σε μια ανάρτηση ιστολογίου) . Δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε καταστάσεις σε άλλα αστρικά συστήματα όπου αυτό θα μπορούσε να συμβεί επίσης.
Πόσο ποιητικό! Ένα εξωγήινο αστέρι, κυκλωμένο από έναν εξωγήινο πλανήτη, κυκλωμένο από ένα εξωγήινο φεγγάρι, γύρω από τον εαυτό του από ένα πολύ μικρότερο αλλά ίσως ουσιαστικό εξωγήινο υπομήνιο. Είναι κρίμα που δεν έχουμε κάτι τέτοιο εδώ, αλλά είναι ένα μεγάλο Σύμπαν.
Και ένα διασκεδαστικό για σκέψη.
2022 αριθμός αγγέλου
Ευχαριστώ τόσο τον Sean Raymond όσο και τον Juna Kollmeier για την ενθουσιώδη βοήθεια τους σε μερικές ερωτήσεις που είχα σχετικά με τη σταθερότητα του υπομηνίου.
* Σημειώστε ότι σε αυτό το νήμα στο Twitter νωρίτερα είμαι ο ίδιος ένοχος για τη χρήση του φεγγαριού (αν και στην πραγματικότητα χρησιμοποιώ τον εξωμηνό μήνα). Αλλά αυτό ήταν για το Twitter, όπου μερικές φορές άφηνα τον εαυτό μου να είναι πιο ανόητο, σε αντίθεση με εδώ στο blog, όπου δεν είναι παρά αξιοπρέπεια .
† Έχω γράψει για αυτό πριν, συγκεκριμένα σε σχέση με τον ισχυρισμό ορισμένων ανθρώπων ότι, τεχνικά, η Σελήνη δεν περιφέρεται γύρω από τη Γη ( κάνει ) , και επίσης σε σχέση με Ο Πλούτωνας είναι πλανήτης ή όχι .
