gov-civil-vilareal.ptKas kuudel võib olla kuud? Jah! Noh, mõnikord.
>Universumi uudishimulikud inimesed esitavad mulle palju küsimusi. Mõned neist on tavalisemad kui teised. Kas mustad augud on reaalsed? (Jah.) Kas ma usun tulnukatesse ja lendavatesse taldrikutesse? ( Jah, ja ei. )
Veel üks, mida olen enda üle mõelnud, on järgmine: kas kuudel võib olla kuud?
Küsimus on hiljuti ilmnenud kahel põhjusel: üks on hiljutine võimalik avastus eksoplaneedi ümber tiirlevast Kuust. Teine on see, et astronoomide paar Juna Kollmeier ja Sean Raymond panid välja paber, mis teeb selle kohta päris huvitavaid arvutusi et näha, kas kuul võib tõesti olla oma kuu.
Irooniline, sõna otseses mõttes paar päeva enne selle paberi ilmumist, Spekuleerisin ka selle üle :
Selles lõimes vaatan lühidalt mõningaid mõisteid, kuid siin toimub palju muud. Nii et vaatame.
Kas kuul võib olla kuu? Selgub, et sellele on lihtne ja keerulisem (kuid siiski lahe) vastus. Lihtne on: Jah! Ja sa teadsid seda juba siis, kui mõtlesid sellele õigesti. Lõppude lõpuks tiirlesid Kuu ümber mitmed Apollo missioonid ja meil on ka teisi sonde, kes on seda teinud, nagu imeline Lunar Reconnaissance Orbiter (Ma mõtlen, c'mon, see on seal nimes).
Aga see pole tegelikult see, mida sa mõtled, kas pole? Tahad teada, kas a loomulik kuu võib tiirutada teise kuu ümber.
Vastus sellele on erinev. See on: Jah! Aga ainult vahel . Ja me pole seda kunagi näinud. Vähemalt veel mitte.
Esiteks, mis on kuu? Lihtsamalt öeldes on see objekt, mis tiirleb ümber planeedi (mis on planeet? Noh, seda on raskem määratleda ja ka IMO pole kohutavalt oluline). Seega planeet tiirleb ümber tähe (tavaliselt) ja kuu ümber planeedi.
Mis siis tiirleb ümber kuu? Mingi arutelu on olnud kuidas sellist asja nimetada, ja kuigi mõnele inimesele meeldib kuukuu, ei hooli ma sellest. Mitte sellepärast, et see oleks rumal - taevas teab, et meil on seda palju rumalad nimed kosmoses asuvate asjade klasside jaoks - kuid sellepärast, et seda on raske öelda ja see pole nii kirjeldav kui võiks.
Eelistan submooni. Lihtsam öelda ja tähendus on selge*.
Niisiis, submoons. Tuleb välja, et nemad saab olemas, kuid ainult teatud tingimustel. Ja selleks peame rääkima gravitatsioonist.
Maa ja Kuu, mida nägi kosmoselaev NEAR-Shoemaker 1998. aastal teel asteroidiga Eros kohtumisele. Krediit: NEH kosmoselaevade meeskond, JHUAPL, NASA
Vaadake näiteks Maad ja Kuud. Maa on palju massiivsem, umbes 80 korda suurem kui Kuu. See tähendab, et kui asetate midagi laiale orbiidile ümber Kuu, võib Maa gravitatsioonist piisata selle eemaldamiseks. Mida kaugemal Kuu ümber tiirleb alamkuu, seda suurem on Maa mõju. Isegi kui Maa seda lihtsalt orbiidilt välja ei tõmba, võib Maa gravitatsioonist piisata häirida seda, muutke orbiiti peenelt. Siis muutub iga kord, kui see Kuu ja Maa vahelt läbi läheb, orbiit veidi muutub. Need summeeruvad kokku ja lõpuks on alamkuu kadunud, visatud kosmosesse või kukkunud Kuule või Maale.
Selgub, et saate seda efekti modelleerida füüsika ja matemaatika abil. Kui te seda teete, leiate, et kuu ümber on ruumala, kus kuu mõju on palju tugevam kui planeedil, ja alamkuu võib olla stabiilne (seda tehti kõigepealt selleks, et välja selgitada planeedi mõju enda ümber, kui see tiirleb ümber tähe, kuid matemaatika on sama). Seda ruumi mahtu nimetatakse Hilli sfäär .†
Kuu mäe sfääri suurus sõltub kolmest asjast: planeedi mass, mille ümber ta tiirleb, kuu mass ja kui kaugel on planeet Kuust. See on mõistlik; massiivsem kuu hoiab paremini allkuud, kuid massiivsem planeet teeb selle raskemaks. Ja kui olete oma planeedile liiga lähedal, eemaldab see alamkuu.
Matemaatika pole nii raske (saate enamasti ühendada ja lüüa). Näiteks Maa ja Päikese abil on Maa mäe kera raadius umbes 1,5 miljonit kilomeetrit, mis on kaugelt üle Kuu 385 000 km kauguse.
Huvitav on see, et Kuu mäe kera asub selle keskusest umbes 58 000 km kaugusel (või umbes 56 000 km kaugusel selle pinnast, võttes arvesse selle raadiust). See on päris suur! Nii et jah, Kuul võib olla alamkuu.
Et olla valiv, selgub, et isegi kui viibite Kuu mäe sfääris, võib planeedi gravitatsioon teid ikkagi torkida ja tekitada, aja jooksul destabiliseerides. Seda on raske arvutada, kuid korralik hinnang on see, et kui olete poole Hilli sfääri raadiuses, olete pikka aega (näiteks miljardeid aastaid) stabiilne. Niisiis, Kuu jaoks maapinnast vähem kui 28 000 km kaugusel.
Aga kui sa saad, on probleem Sulge ka kuule. Ilmselgelt peate orbiidile asuma väljaspool Kuu pinda või muidu kapow . Mõju. Kuid on ka probleem loodetega .
Lühidalt öeldes on loodete mõju gravitatsioonile. Kuna gravitatsioon nõrgeneb kaugusega, tunneb suure objekti lähedal asuv suur objekt kogu oma laiuse ulatuses erinevat raskusastet. Kui see erinevus muutub liiga suureks, võib see objekti laiali rebida!
Seda kaugust, kus see juhtub, nimetatakse Roche Limit . See sõltub paljudest asjadest, sealhulgas kahe objekti massist ja väiksema suurusest. Saate selle arvutada ka kahe objekti suhte põhjal tihedused ja suurus suurem üks. Kuid lõppkokkuvõttes tähendab see seda, et te ei saa alamkuud, mis on liiga suur ja lähedane tema vanemkuu suhtes, vastasel juhul laguneb see.
Ja nüüd, lõpuks, võime heita pilgu mis leiti astronoomid, kes seda uurisid ja matemaatikat tegid. Nad esitasid väga konkreetse küsimuse: kas saate meie päikesesüsteemis Kuu ümber tiirleva alamkuu ja kas orbiit on stabiilne kogu Päikesesüsteemi eluea jooksul, 4,6 miljardit aastat?
Graafik, mis näitab, millistel päikesesüsteemi kuudel võivad olla alamkuud. X-telg on kuu kaugus planeedist ja y-telg on kuu suurus. Hall ala on koht, kus 10-kilomeetrine alamkuu võib olla stabiilne; erinevad jooned tähistavad erinevaid suurusi. Krediit: kohandatud Kollmeirilt ja Raymondilt
Selgub, et paljud päikesesüsteemi kuud ei suuda võõrustada korraliku suurusega (ütleme 10 km) alamkuu. Mõne jaoks asub Hilli sfäär Kuu sees (näiteks väga väikese massiga kuu, mis tiirleb ümber massiivse planeedi) või nii väike, et te ei saa stabiilset orbiiti.
Kuid nad leidsid mitu ja see nimekiri on huvitav: meie Kuu (mida me teadsime ülaltoodust), Saturni kuud Titan ja Iapetus ning Jupiteri kuu Callisto . Titan on massiivne ja seega suudab ta Saturni vastu end hoida, samas kui Iapetus ja Callisto on oma planeetidest piisavalt kaugel, et nende Hilli sfäärid oleksid mõistlikult suured. Meie Kuu on segu mõlemast põhjusest.
Iapetus on Saturni kuu ja sellel on väga imelik mäestik, mis ulatub kogu ekvaatori ümber. Krediit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
loterii rikkus mu elu telesaate
Niipea, kui lugesin nende osa sellest paberist, tõusid mu kuklakarvad püsti. Iapetuses on tohutu mäestik, mis ulatub ekvaatoril sõna otseses mõttes ümber kuu. Ei ole teada, kuidas see tekkis, kuid see võis olla tingitud aeglase kiirusega kokkupõrkest väiksema objektiga, mis rebenes; praht ümbritses siis kuu ja varises piki ekvaatorit. Lihtsaim viis selle saavutamiseks oleks see, kui Iapetusel oleks väike kuu ja lõpuks Saturni (ja/või teiste planeedi ümber tiirlevate kuude) mõju põhjustas selle Iapetusele liiga lähedale jõudmise. Siis võttis Roche selle üle.
Hmmmmm. See pole tõestus, kuid huvitav.
Seega on kindlasti võimalik, et Kuul on alamkuu. Lahe! Aga kui see nii on, siis miks me ei näe ühtegi?
Esiteks võivad mõned olla liiga väikesed, et hästi näha. Midagi, näiteks kümme meetrit, oleks meie ümber tiirlemist üsna raske märgata oma Moon, rääkimata Titanist. Aga me kindlasti ei näe suuremaid, mis peaks olema nähtav ja see on huvitav.
Probleem võib olla selles, et koos Kuu ja planeediga moodustamine pole esiteks võimalik; beebitähe ümber keerlev gaasi- ja tolmuketas võib olla liiga kaootiline, et submoon kergesti kondenseeruks. On küll võimalik asteroidi jäädvustamiseks ja alamkuu saamiseks, kuid see on väga raske ja harv nähtus.
Teisisõnu, kuigi Kuu ümber on piirkond, kus alamkuu on stabiilne, võib selle piirkonna alamkuu hankimine olla liiga raske.
Kuid seal on rohkem. Aja jooksul mõjutavad planeedi tõusud Kuu orbiiti. Üksikasjad on keerulised, kuid näiteks meie Kuu tekkis tõenäoliselt Maale äärmiselt lähedale ja on miljardite aastate jooksul taandunud praegusele kaugusele. See väheneb endiselt umbes 4 sentimeetrit aastas.
Kui Kuu mäe kera oleks olnud Maale tõesti lähedal, oleks see olnud isegi Kuu sees väga väike. Kui see nii on, poleks alamkuud saanud tekkida! Selleks ajaks, kui see jõudis Maast piisavalt kaugele, et omada olulist Hilli sfääri, oli juba hilja.
Saturni ja Jupiteri puhul on teised nende planeetide ümber tiirlevad kuud üsna suured (Titan ja Ganymede on mõlemad umbes Merkuuri suurused!). Need võivad mõjutada ka alamkuusid, destabiliseerides neid. See võib olla põhjus, miks me ei näe oma päikesesüsteemis alamkuusid.
Kuid see ei tähenda, et neid pole olemas! Uurimistööst Kollmeier ja Raymond näitavad, et võimalikul eksomoonil Kepler-1625b-I võiks olla eksosubmoon, sealhulgas üks korraliku suurusega (ja Raymond räägib sellest ka blogipostituses) . Pole raske ette kujutada olukordi teistes tähesüsteemides, kus see võib juhtuda.
Kui poeetiline! Võõras täht, mida ümbritseb võõras planeet, ümbritseb võõras kuu, ümbritseb end palju väiksema, kuid võib -olla sisulise tulnukate allkuu. Kahju, et meil siin midagi sellist pole, aga see on suur universum.
Ja lõbus, mille üle mõelda.
Minu tänu nii Sean Raymondile kui ka Juna Kollmeier nende entusiastliku abi eest paar küsimust, mis mul olid kuude stabiilsuse kohta.
* Pange tähele, et selles Twitteri lõimes varem olen ma ise süüdi moonmooni kasutamises (kuigi tegelikult kasutan exomoonmoon'i). Aga see oli Twitteri jaoks, kus ma vahel lasin end lollimaks, vastupidiselt siin blogis, kus see pole midagi muud kui väärikus .
† Olen sellest varem kirjutanud, viidates konkreetselt mõnede inimeste väitele, et tehniliselt ei tiirle Kuu Maa ümber ( see teeb ) , ja ka viidates sellele Pluuto on planeet või mitte .
