gov-civil-vilareal.ptKan måner ha måner? Ja! Noen ganger.
>Jeg får mange spørsmål av folk som er nysgjerrige på universet. Noen av dem er mer vanlige enn andre. Er sorte hull ekte? (Ja.) Tror jeg på romvesener og flygende tallerkener? ( Ja og nei. )
En annen, en jeg har lurt på om meg selv, er: Kan måner ha måner?
Problemet har dukket opp nylig av to grunner: Den ene er den nylige mulige oppdagelsen av en måne som kretser rundt en eksoplanet. Den andre er at et par astronomer, Juna Kollmeier og Sean Raymond, la ut et papir som gjør noen ganske interessante beregninger om alt dette for å se om en måne virkelig kan ha en egen måne.
Ironisk nok, bokstavelig talt noen dager før dette papiret kom ut, Jeg spekulerte også i det :
I den tråden går jeg kort over noen av konseptene, men det skjer mye mer her. Så la oss ta en titt.
Kan en måne ha en måne? Det viser seg at det er et enkelt svar på dette, og et mer komplisert (men fortsatt kult) svar. Den enkle er: Ja! Og du visste dette allerede, hvis du tenkte på det på riktig måte. Tross alt kretset flere Apollo -oppdrag rundt månen, og vi har andre sonder som også har gjort det, som den fantastiske Lunar Reconnaissance Orbiter (Jeg mener, kom igjen, det står der i navnet).
Men det er egentlig ikke det du mener, er det? Du vil vite om a naturlig månen kan gå i bane rundt en annen måne.
Svaret på det er annerledes. Det er: Ja! Men bare noen ganger . Og vi har aldri sett en. I hvert fall ikke ennå.
For det første, hva er en måne? Enkelt sagt, det er et objekt som går i bane rundt en planet (hva er en planet? Vel, det er vanskeligere å definere, og IMO er ikke veldig viktig). Så en planet går i bane rundt en stjerne (vanligvis) og en måne går i bane rundt en planet.
Så hva går i bane rundt en måne? Det har vært en del diskusjon om hva man skal kalle noe slikt, og mens noen liker måneskinn, bryr jeg meg ikke om det. Ikke fordi det er dumt - himmelen vet at vi har mange dumme navn for klasser av ting i rommet - men fordi det er vanskelig å si og ikke er så beskrivende som det kan være.
første gang sunn fornuft media
Jeg foretrekker submoon. Lettere å si, og meningen er klar*.
Så submåner. Det viser seg at de kan finnes, men bare under visse betingelser. Og for det må vi snakke om tyngdekraften.
Jorden og månen, sett av romfartøyet NÆR-Skomaker i 1998 på vei til møte med asteroiden Eros. Kreditt: NÆR Spacecraft Team, JHUAPL, NASA
Se for eksempel på jorden og månen. Jorden er mye mer massiv, med en faktor på omtrent 80, enn månen. Det betyr at hvis du legger noe i en bred bane rundt månen, kan jordens tyngdekraft være nok til å rykke den vekk. Jo lenger unna en submoon kretser rundt månen, desto større innflytelse har jorden. Selv om jorden ikke bare plukker den ut av bane, kan jordens tyngdekraft være nok til forstyrre det, endre bane subtilt. Så hver gang den passerer mellom månen og jorden endres banen litt. De legger til, og til slutt går submoonen tapt, kastes ut i verdensrommet eller sendes krasjende inn i månen eller jorden.
hvorfor er kronen vurdert som ma
Det viser seg at du kan modellere denne effekten ved hjelp av fysikk og matematikk. Når du gjør det, finner du ut at det er et volum rundt en måne hvor månens innflytelse er mye sterkere enn planetens, og en undermåne kan være stabil (det ble faktisk først gjort for å finne ut en planets innflytelse rundt seg selv når den går i bane rundt en stjerne, men matematikken er den samme). Dette volumet av plass kalles Hill -sfæren .†
Størrelsen på en månes Hill -sfære avhenger av tre ting: massen på planeten den går i bane rundt, månens masse og hvor langt planeten er fra månen. Dette gir mening; en mer massiv måne kan holde seg til submånene bedre, men en mer massiv planet gjør det vanskeligere. Og hvis du er for nær planeten din, fjerner den submoonen.
Matematikken er ikke så vanskelig (du kan for det meste koble til og chugge). For eksempel, ved bruk av Jorden og Solen, er Jordas Hill -sfæren omtrent 1,5 millioner kilometer i radius, langt forbi månens avstand på 385 000 km.
Interessant nok er Moon's Hill -sfæren omtrent 58 000 km fra sentrum (eller omtrent 56 000 km fra overflaten, og står for radiusen). Det er ganske stort! Så ja, månen kan ha en submoon.
For å være kresen, viser det seg at selv om du er inne i en månes Hill -sfære, kan planetens tyngdekraft fortsatt stikke og imponere deg og destabilisere deg over tid. Det er vanskelig å beregne, men et anstendig estimat er at du er stabil i lang tid (som milliarder av år) hvis du er innenfor halve Hill -sfærens radius. Så for månen, mindre enn 28 000 km fra overflaten.
Men det er et problem hvis du også får det Lukk til månen også. Jeg mener tydeligvis at du må være utenfor månens overflate for å gå i bane, eller annet kapow . Innvirkning. Men det er også problemet med tidevann .
I et nøtteskall er tidevann en effekt av tyngdekraften. Fordi tyngdekraften svekkes med avstand, kjenner et stort objekt i nærheten av en større tyngdekraften over bredden. Hvis denne forskjellen blir for mye, kan den rive objektet fra hverandre!
Denne avstanden der det skjer kalles Roche -grensen . Det avhenger av mange ting, inkludert massene av de to objektene og størrelsen på den mindre. Du kan også beregne det basert på forholdet mellom de to objektene tettheter og størrelsen på større en. Men til slutt betyr det at du ikke kan få en submoon som er for stor og nær i forhold til foreldremånen, ellers bryter den opp.
Og nå, endelig, kan vi ta en titt på det som ble funnet av astronomene som undersøkte dette og regnet ut. De stilte et veldig spesifikt spørsmål: Kan du få en submoon som kretser rundt en måne i vårt solsystem og få bane til å være stabil i solsystemets levetid, 4,6 milliarder år?
En graf som viser hva måner i solsystemet kan ha submåner. X-aksen er månens avstand fra planeten, og y-aksen er størrelsen på månen. Det grå området er der en 10 km submoon kan være stabil; de forskjellige linjene representerer forskjellige størrelser. Kreditt: tilpasset fra Kollmeir og Raymond
Det viser seg at ikke mange måner i solsystemet kan være vert for en submoon i anstendig størrelse (si 10 km). For noen er Hill-sfæren inne i månen (for eksempel med en måne med en lav masse som kretser nær en massiv planet), eller så liten at du ikke kan få en stabil bane.
Men de fant flere, og listen er interessant: Månen vår (som vi kjente fra det jeg viste ovenfor), Saturns måner Titan og Iapetus og Jupiters måne Callisto . Titan er massiv, og så kan den holde seg mot Saturn, mens Iapetus og Callisto er langt nok ute fra planetene til at Hill -sfærene deres er rimelig store. Månen vår er en blanding av begge grunner.
Iapetus er en måne på Saturn, og har en veldig rar fjellrygge som går hele veien rundt ekvator. Kreditt: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
manifest journal eksempler
Så snart jeg leste den delen av papiret deres, sto håret på nakken bak. Iapetus har en enorm fjellrygge som strekker seg bokstavelig talt hele veien rundt månen på ekvator. Det er ikke kjent hvordan det dannet seg, men det kan ha vært fra en kollisjon med sakte hastighet med et mindre objekt som ble revet fra hverandre; ruskene omringet deretter månen og kollapset langs ekvator. Den enkleste måten for det å skje ville være hvis Iapetus hadde en liten måne selv, og til slutt ville Saturns innflytelse (og/eller andre måner som kretser rundt planeten) få den til å komme for nær Iapetus. Så tok Roche over.
Hmmmmm. Det er ikke bevis i det hele tatt, men det er sikkert interessant.
Så det er absolutt mulig for en måne å ha en submoon. Kul! Men hvis det er tilfelle, hvorfor ser vi ikke noen?
Vel, for en ting kan noen være for små til å se godt. Noe, si ti meter på tvers ville være ganske vanskelig å se i bane rundt vår egen Moon, enn si Titan. Men vi ser absolutt ikke større som bør være synlig, og det er interessant.
dawn of the planet of the apes plot
Problemet kan være at det i utgangspunktet ikke er mulig å danne seg sammen med månen og planeten; disken med gass og støv som virvler rundt en babystjerne kan være for kaotisk til at en submoon lett kan kondensere. Det er mulig å fange en asteroide og få den til å bli en submoon, men det er veldig vanskelig og en sjelden forekomst.
Med andre ord, mens det er en region rundt en måne hvor en submoon er stabil, kan det bare være for vanskelig å få en submoon i regionen i utgangspunktet.
Men det er mer. Over tid påvirker tidevannet fra en planet månens bane. Detaljene er komplekse, men for eksempel har månen vår sannsynligvis dannet seg ekstremt nær jorden, og over milliarder av år har gått tilbake til sin nåværende avstand. Det synker fortsatt med omtrent 4 centimeter per år.
Når den var veldig nær jorden, ville Moon's Hill -sfæren vært veldig liten, selv inne på månen. Hvis det er tilfelle, kunne en submoon ikke ha dannet seg! Da den kom langt nok fra jorden til å ha en betydelig Hill -sfære, var det for sent.
Når det gjelder Saturn og Jupiter, er de andre måner som kretser rundt planetene ganske store (Titan og Ganymede er omtrent på størrelse med Merkur!). De kan også påvirke undermåner og destabilisere dem. Det er kanskje derfor vi ikke ser noen submåner i vårt solsystem.
Men det betyr ikke at de ikke eksisterer! I forskningsoppgaven viser Kollmeier og Raymond at den mulige exomoon Kepler-1625b-I kan ha en exosubmoon, inkludert en av en anstendig størrelse (og Raymond snakker om dette i et blogginnlegg også) . Det er ikke vanskelig å forestille seg situasjoner i andre stjernesystemer der dette også kan skje.
Hvor poetisk! En fremmed stjerne, omkranset av en fremmed planet, omkranset av en fremmed måne, sirklet rundt seg selv av en langt mindre, men kanskje vesentlig fremmed submoon. Det er synd vi ikke har noe slikt her, men det er et stort univers.
Og en morsom en å tenke på.
Min takk til både Sean Raymond og Juna Kollmeier for deres entusiastiske hjelp med et par spørsmål jeg hadde om stabilitet på måneden.
* Legg merke til at i den Twitter -tråden tidligere er jeg selv skyldig i å bruke månesmør (selv om jeg faktisk bruker exomoonmoon). Men det var for Twitter, hvor jeg noen ganger lot meg være dummere, i motsetning til her på bloggen, hvor det er ikke annet enn verdighet .
† Jeg har skrevet om det før, spesielt med henvisning til noen menneskers påstand om at månen teknisk sett ikke går i bane rundt jorden ( det gjør det ) , og også i referanse til Pluto er en planet eller ikke .
