In che modo il passaggio graduale del limite di Roche trasforma un pianeta o una luna?

Alcune simulazioni di cartoni animati ( un esempio ) di un oggetto (assumiamo qui una grande luna con densità simile alla Terra) che attraversa il limite di Roche di un pianeta gigante molto più massiccio, illustrano un cerchio che si disintegra improvvisamente e forma un anello. Ma un tale processo avviene gradualmente su scale temporali geologiche. Dubito che ci sarebbe un solo brutto giorno in cui l'intera luna si disintegrerà (come in -Oh, lì l'Everest si interruppe e volò via! )

Il tiraggio delle maree non causerebbe vulcanismo e fonderebbe gradualmente la luna mentre le sue orbite (un po 'eccentriche) ruotano verso l'interno attraverso il limite per milioni di anni?

Come si deformerebbe la luna che si scioglie? Assumerebbe davvero una forma ovale, allungata verso il pianeta primario? Dal momento che il lato vicino vuole orbitare più velocemente del lato lontano, ciò non farebbe girare la luna a una velocità accelerata, anche se inizialmente fosse bloccata in modo ordinato? Lo scioglimento, la deformazione e la rotazione potrebbero salvarlo dalla disgregazione ulteriormente entro il limite di Roche?

Alcuni esempi di passaggi a limite di Roche che conosco:

• La cometa Shoemaker-Levy 9 potrebbe essersi rotta improvvisamente perché aveva una velocità così elevata rispetto a Giove.
• Phobos attraverserà il suo limite di Roche su Marte in circa 50 milioni di anni. Difficilmente sarà un processo improvviso. Suppongo che la sua densità e massa molto basse non consentano alcun vulcanismo e fusione, però.
• KOI1843.03 , un candidato esopianeta con una densità di ~ 7 g / cm³, è già all'interno dei limiti di Roche per i suoi composti meno densi che ha eliminato (come lo interpreto).

Una grande luna (la dimensione di un pianeta) sarebbe modellata dal modello fluido, il che significa che l'attrito e la resistenza alla trazione sono troppo deboli per modificare significativamente la forma della luna, la forma è determinata da rotazione, vortici, auto-gravitazione e forze di marea . Lune più piccole, come Phobos, probabilmente seguiranno un modello di pile di macerie . Sulle orbite circolari il riscaldamento delle maree non ha un ruolo importante.

Il modello fluido è stato ampiamente studiato . Le forme che si verificano sono conosciute come figure di equilibrio . Per una piena comprensione, il corpo genitore dovrebbe essere considerato insieme alle lune, come un unico sistema. Le lune (fluide) che si avvicinano troppo al limite di Roche si deformano gradualmente (il riscaldamento delle maree dipende dall'attrito interno) e iniziano a perdere massa ad un certo punto. Esistono soluzioni con vortici e soluzioni prive di vortici, a seconda delle proprietà del fluido. La massa persa può formare un sistema a n corpial di fuori del limite di Roche, o formare un sistema ad anello, per lo più all'interno del limite di Roche. Più vicino al pianeta, può avere un impatto e fondersi con il pianeta in uno sferoide globale del pianeta, oppure - se il pianeta sta già ruotando rapidamente e la massa della luna era sufficientemente alta - aumentare la rotazione del pianeta , tale che potrebbe subire, ad esempio, la serie Maclaurin - Jacobi , fino al punto, che non può accrescere più massa. Ci sono molte altre possibilità in dettaglio .

Le pile di macerie con resistenza alla trazione hanno maggiori probabilità di subire improvvisi cambi di forma o interruzioni rispetto alle pile di macerie senza resistenza alla trazione. Il comportamento delle pile di macerie senza resistenza alla trazione dipende dall'attrito. Meno attrito, più si avvicina al modello fluido. Maggiore è la resistenza alla trazione del cumulo di macerie, più si comporta come il modello ridgid. Gli oggetti Ridgid possono sopravvivere ben al di sotto del limite di Roche per gli oggetti fluidi, ma possono interrompersi improvvisamente quando le forze di marea diventano troppo forti.

I corpi in genere progrediscono verso l'esterno anziché verso l'interno. (Vedi Perché la Luna si sta allontanando dalla Terra a causa delle maree? È tipico per le altre lune? ). Gli unici corpi orbitanti che potrebbero avvicinarsi sono quelli che orbitano più velocemente degli oggetti principali che ruotano, IOW, più vicini dell'orbita sincrona. Anche allora potevano recedere se rinchiusi in risonanza con altri corpi, ad esempio lune, più in là. (Vedi Qualcuno sa perché tre delle più grandi lune di Giove orbitano in risonanza 1: 2: 4? ) Deimos e Phobos si stanno avvicinando a Marte.

Supponendo di avere un corpo in avvicinamento, l'eccentricità e l'inclinazione saranno smorzate in un'orbita circolare lentamente degenerante. Man mano che il corpo si avvicina, l'accelerazione del corpo, attraverso l'attrazione netta delle due maree del corpo principale, aumenta all'incirca al sesto potere della distanza. (Vedi Evoluzione delle maree di un pianeta e della sua luna .) E il riscaldamento delle maree ammorbidirà il corpo, consentendo una deformazione ancora maggiore.

È un processo in fuga ad un certo punto, e quel punto potrebbe essere abbastanza lontano nel limite di Roche. Quanto dipenderà dalla dimensione del corpo, dalla resistenza a trazione del materiale, dalla struttura del corpo, dalla conduttività termica, dai cambiamenti con la temperatura, ecc . Ci vorrebbe una modellazione dettagliata per descrivere il processo. La catastrofe potrebbe iniziare nella località più vulnerabile del corpo e diffondersi da lì (Ka-Boom!), O coinvolgere contemporaneamente tutto il corpo (Squish!). Potrebbe non andare "boom", ma alla fine potresti essere in grado di osservarlo in tempo reale.

Un'altra possibilità è che il corpo inizierà a disintegrarsi all'estremità vicina, dove le forze sono più forti. Tramite la conservazione della quantità di moto (o sarebbe energia?), Ogni volta che un pezzo parte, il resto del corpo viene spinto leggermente dall'altra parte, inviando il resto leggermente più in alto, ritardando il processo. Questo potrebbe richiedere del tempo, ma c'è sempre la possibilità che le cose si destabilizzino ad un certo punto e vadano in catastrofe.