Le lune hanno lune?

Abbiamo scoperto satelliti naturali di satelliti naturali di pianeti o pianeti nani? Anche di dimensioni molto ridotte o relativamente di breve durata, ad esempio boccoli intorno alle lune di Saturno, alcuni meteoriti in orbita attorno alle lune di Giove o qualcosa in orbita attorno a Caronte? O le stelle-pianeti-lune sono il livello di ricorsione orbitale naturalmente più profondo?

natural-satellites

— SF.
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Non ho alcuna prova concreta, ma penso che una luna sia definita in parte orbitando attorno a un pianeta e che altrimenti potrebbe essere solo un satellite naturale. Ciò presuppone che l'oggetto non sia trascinato nell'orbita dei pianeti dalla sua forza molto più forte.

— RhysW,

Tendo a usare titoli che sono più descrittivi che accurati dal punto di vista dei fatti; Tendo a spiegare di più e ad attenermi alla corretta nomenclatura nel corpo della domanda reale. Per quanto riguarda "assumendo", beh, questo è ciò che questa domanda sta ponendo!

— SF.

Hmmm a che livello vuoi che ci fermiamo? Perché non penso che ci sia un limite di dimensioni adeguate o un limite di quante iterazioni di oggetti più piccoli in orbita attorno a uno leggermente più grande ci possono essere. Caso in questione, Rhea potrebbe avere il suo sistema ad anello, che, se vero, significherebbe che allora ha minuscole lune . Ricordo anche che la copertura dell'antenna fluttuava attorno alla ISS , sebbene sia già un doppio sistema satellitare artificiale LOL. Ci sono anche alcune orbite stravaganti possibili, come le orbite a ferro di cavallo che possono intrappolare gli asteroidi tra due corpi. ;)

— TildalWave,

@TildalWave: se esiste un livello per i satelliti naturali , mi piacerebbe saperlo. (i satelliti artificiali come quella copertura dell'antenna non contano). Se Rhea ha un anello, sarebbe quello che cerco. Qualsiasi orbita periodica funzionerebbe, ma per favore non imbrogliare come due orbite minimamente ellittiche sovrapposte che fanno muovere i corpi in un percorso circolare l'uno rispetto all'altro, nonostante non interagiscano realmente gravitazionalmente l'uno con l'altro, semplicemente seguendo un percorso indipendente attorno al loro pianeta.)

— SF.

Beh, francamente non so da dove cominciare a rispondere. È un po 'come chiedere quanti ingranaggi possono essere in un orologio e farlo mostrare in tempo reale. I sistemi planetari possono essere tanto complessi in teoria quanto siamo in grado di immaginare, e tanto complessi nella realtà come siamo in grado di osservare.

— TildalWave,

Risposte:

Io non credo che ci siano qualsiasi nel sistema solare. Abbiamo circa 250 asteroidi con lune . L' anello di Rhea sembra essere l'unica eccezione.

Modifica: Inizialmente ho detto "una luna con una luna sarebbe un sistema instabile , a causa dell'influenza gravitazionale del pianeta". @Florian non è d'accordo con questo. Tuttavia, la risposta è più complessa della sola sfera di Hill.

A prima approssimazione, la sfera di Hill fornisce un raggio in cui le orbite attorno a una luna potrebbero essere stabili. Il raggio di Moon's Hill è di 64000 km.

Per la nostra Luna, sappiamo che la maggior parte delle orbite basse sono instabili a causa dei masconi : concentrazioni di massa sotto la superficie che rendono il campo gravitazionale della Luna notevolmente irregolare. Ci sono solo quattro inclinazioni in cui un oggetto in orbita attorno alla Luna evita tutti i masconi e sarebbe stabile: 27º, 50º, 76º e 86º.

Neanche le orbite alte sopra la Luna sono al sicuro: sopra i 1200 km e inclinazioni di oltre 39,6º, la gravità terrestre interrompe l'orbita del satellite. Nota che queste orbite sono comodamente all'interno della sfera di Moon's Hill.

Esistono orbite stabili ad alte inclinazioni ed elevata eccentricità:
Orbita lunare stabile

Come per le altre lune del sistema solare: la maggior parte sono più piccole e orbitano attorno a pianeti più grandi, quindi le loro sfere Hill sono piccole e la gravità del pianeta interromperà gran parte del volume all'interno della sfera Hill.

Le lune al di sotto del limite in cui la loro gravità è abbastanza forte da renderle sferiche, avranno problemi con campi gravitazionali irregolari. I masconi possono anche essere presenti.

— Hobbes
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"una luna con una luna sarebbe un sistema instabile" - questo non è corretto. Le orbite sono stabili nella sfera di Hill. A proposito, per favore non usare gli articoli popsci.com come "prove a sostegno".

— Florin Andrei,

Sentiti libero di scrivere una risposta migliore.

— Hobbes,

Ad ogni modo, l'articolo non menziona "sistemi instabili" :)

— Py-ser,

Bene, "massi di dimensioni fino a diversi decimetri" all'interno dell'anello di Rhea non sono esattamente "lune" ma non esiterei a chiamarli "satelliti naturali", quindi sì, questo è chiaramente un caso del satellite di un pianeta con satelliti naturali.

— SF.

C'è una risposta precedente che afferma che "una luna con una luna sarebbe un sistema instabile". Questo non è corretto

Intuitivamente: ovviamente i satelliti possono avere satelliti con orbite stabili a lungo termine. Pensa alla Terra in orbita attorno al Sole e alla Luna in orbita attorno alla Terra. L'orbita della Luna (satellite di un satellite) è stabile a lungo termine.

Più rigorosamente:

L'orbita del satellite di un satellite sarà stabile se è abbastanza profonda all'interno della sfera di Hill , all'interno della cosiddetta vera regione di stabilità. I limiti sono un po 'sfocati, ma la vera regione di stabilità è in genere 1/3 - 1/2 della sfera di Hill inferiore.

Se osservi il potenziale gravitazionale, la sfera di Hill è l'area in cui i contorni diventano circolari. In profondità in quella zona, le orbite sono stabili a lungo termine:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

La linea di fondo è: una luna può avere le sue lune se è abbastanza grande e abbastanza lontana dal pianeta, e se le lune secondarie sono abbastanza vicine alla luna primaria.

Un modo per calcolare la sfera Hill è dato sulla pagina wiki collegata sopra. Qualche altra matematica può essere trovata qui:

http://www.jgiesen.de/astro/stars/roche.htm

Alcuni articoli extra sul problema della stabilità a lungo termine delle orbite satellitari:

http://mnras.oxfordjournals.org/content/391/2/675.full

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001910359190039V

http://mnras.oxfordjournals.org/content/373/3/1227.full

— Florin Andrei
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-1, questa è una risposta errata. La sfera di Hill è solo un'approssimazione e, per una luna, non è una buona approssimazione della regione di stabilità. La sfera di Hill ignora perturbazioni come la gravità non sferica, altri corpi gravitanti (ad es. Il Sole nel caso della sfera di Hill di una Luna), effetti come il meccanismo di Kozai e forze non gravitazionali.

— David Hammen,

È teoricamente possibile che esistano lune naturali di lune in orbite stabili. C'è un documento del 2018 che esplora questo argomento. I loro calcoli mostrano che diverse lune nel sistema solare sono in realtà teoricamente in grado di ospitare lune di lune di lunga durata, tra cui il Titano e Iapeto di Saturno, il Callisto di Giove e la Luna della Terra. Tuttavia, fino ad ora, tali lune di lune non sono ancora state osservate. (Per inciso, c'è un elenco di termini proposti per lune di lune, il più popolare dei quali sembrano essere "luna di luna" e "luna di luna".)

Questo articolo ha un buon riassunto del documento.

È vero che la sfera di Hill è un'approssimazione e che perturbazioni da altri corpi gravitazionali e radiazioni possono destabilizzare un'orbita anche all'interno della sfera di Hill di un corpo. Tuttavia, è una stima decente che se un'orbita si trova entro la metà del raggio della sfera di Hill, quell'orbita sarebbe stabile nell'ordine di miliardi di anni.

Il documento ha alcuni grafici che mostrano che ci sono alcune lune nel sistema solare che possono avere sottomarini su scala 10 km che sono stabili per almeno l'età del sistema solare, sotto l'influenza delle maree pianeta-luna-luna:

Gli autori dell'articolo notano tuttavia che i grafici sopra riportati non tengono conto delle instabilità dinamiche come le insolite distribuzioni di massa della Luna, le perturbazioni Sole-Terra, le interazioni dinamiche tra le lune nei sistemi a luna multipla e gli eventi di dispersione dinamica tra i pianeti.

Tuttavia, la cresta equatoriale di Iapeto potrebbe suggerire l'esistenza di un sottomarino passato. Levison et al. (2011) hanno teorizzato che questa cresta proviene da una collisione che genera la luna lunare, in cui la luna lunare è stata spinta in ordine verso l'esterno e la cinghia dei detriti è stata spinta in ordine verso l'interno per creare la cresta. In alternativa, Dombard et al. (2012) teorizzarono che la cintura era causata da un sottomarino spiralmente verso l'interno e che veniva distrutto in modo ordinato.

Tuttavia, non abbiamo ancora visto alcun sottomarino direttamente. Una ragione potrebbe essere che sono troppo piccoli per essere visti. Sarebbe piuttosto difficile individuare qualcosa di largo 10 metri in orbita attorno alla Luna, figuriamoci Titano.

Sebbene il fatto che non abbiamo visto nessuno di questi teoricamente possibili più grandi suggerisce che potrebbe esserci qualche altra ragione per cui non sono all'ordine del giorno.

Ad esempio, potrebbe essere troppo difficile per loro formarsi in primo luogo, nel caos di gas e polvere che circondano una stella del bambino. Le maree fanno anche espandere le orbite delle lune nel tempo, quindi ciò che è comodo per gli immobili sottomarini in questo momento non sarebbe stato miliardi di anni fa. Ad esempio, la Luna probabilmente si è formata all'interno di diversi raggi terrestri dal nostro pianeta, che sarebbe stato troppo vicino al pianeta per rendere possibile una luna di miele. E forse è troppo raro e improbabile che una luna catturi un asteroide e lo trasformi in una luna di miele.

— ahiijny
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