Im Sonnensystem gibt es eine Sonne - in der Mitte - viele Planeten, Asteroiden, Kuipergürtelobjekte und Satelliten, sie sind auch Monde. Obwohl die meisten Planeten Satelliten haben und einige Kuipergürtelobjekte und sogar Asteroiden auch ihre eigenen Satelliten haben, sind keine "Satelliten von Satelliten" unter ihnen bekannt. Entweder haben wir kein Glück oder die grundlegenden und äußerst wichtigen Regeln der Astrophysik erschweren ihre Entstehung und Existenz.
Wenn Sie nur ein massives Objekt im Weltraum im Auge behalten müssen, scheinen die Dinge ziemlich einfach zu sein. Die Schwerkraft ist die einzige Arbeitskraft, und Sie können jedes Objekt in einer stabilen elliptischen oder kreisförmigen Umlaufbahn um es herum platzieren. In diesem Szenario scheint er für immer in seiner Position zu sein. Aber hier kommen andere Faktoren ins Spiel:
- Das Objekt kann eine Art Atmosphäre oder einen diffusen "Lichthof" von Partikeln aufweisen.
- Das Objekt muss nicht unbedingt stationär sein, sondern sich - wahrscheinlich schnell - um eine Achse drehen.
- Dieses Objekt wird nicht unbedingt isoliert, wie Sie ursprünglich gedacht haben.
Die Gezeitenkräfte, die auf den Saturnmond Enceladus wirken, reichen aus, um seine Eiskruste herauszuziehen und den Darm zu erhitzen, so dass der unterirdische Ozean Hunderte von Kilometern in den Weltraum ausbricht
Der erste Faktor, die Atmosphäre, macht nur als letztes Mittel Sinn. In der Regel muss ein Objekt, das eine massive und feste Welt ohne Atmosphäre umkreist, nur die Oberfläche des Objekts meiden und bleibt auf unbestimmte Zeit bestehen. Aber wenn die Atmosphäre, auch wenn sie unglaublich diffus ist, vergrößert wird, muss sich jeder Körper in der Umlaufbahn mit den Atomen und Teilchen befassen, die die zentrale Masse umgeben.
Obwohl wir normalerweise denken, dass unsere Atmosphäre ein „Ende“hat und der Raum in einer bestimmten Höhe beginnt, ist die Realität, dass die Atmosphäre einfach austrocknet, wenn Sie höher und höher gehen. Die Erdatmosphäre erstreckt sich über viele hundert Kilometer; Sogar die Internationale Raumstation wird die Umlaufbahn verlassen und brennen, wenn wir sie nicht ständig anspornen. Nach den Maßstäben des Sonnensystems muss sich ein Körper in der Umlaufbahn in einem bestimmten Abstand von jeder Masse befinden, um „sicher“zu bleiben.
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Ob es sich um einen künstlichen oder einen natürlichen Satelliten handelt, spielt keine Rolle. Wenn es eine Welt mit einer substanziellen Atmosphäre umkreist, wird es umkreisen und auf die nächste Welt fallen. Alle Satelliten in der Erdumlaufbahn werden dies tun, ebenso wie der Mars-Satellit Phobos
Außerdem kann sich das Objekt drehen. Dies gilt sowohl für eine große als auch für eine kleinere Masse, die sich um die erste dreht. Es gibt einen "stabilen" Punkt, an dem beide Massen gezeitengesperrt sind (dh immer auf einer Seite einander zugewandt sind), aber jede andere Konfiguration erzeugt ein "Drehmoment". Diese Verdrehung spiralförmig entweder beide Massen nach innen (wenn die Drehung langsam ist) oder nach außen (wenn die Drehung schnell ist). Auf anderen Welten werden die meisten Satelliten nicht unter idealen Bedingungen geboren. Aber es gibt noch einen weiteren Faktor, den wir berücksichtigen müssen, bevor wir uns kopfüber mit dem Problem des "Satelliten der Satelliten" befassen.
Das Pluto-Charon-Modell zeigt zwei Hauptmassen, die sich umeinander drehen. Ein Vorbeiflug der "New Horizons" zeigte, dass Pluto oder Charon relativ zu ihren gegenseitigen Umlaufbahnen keine internen Satelliten haben
Die Tatsache, dass das Objekt nicht isoliert ist, ist von großer Bedeutung. Es ist viel einfacher, ein Objekt in der Umlaufbahn in der Nähe einer einzelnen Masse zu halten - wie einen Mond in der Nähe eines Planeten, einen kleinen Asteroiden in der Nähe eines großen oder Charon in der Nähe von Pluto - als ein Objekt in der Umlaufbahn in der Nähe einer Masse zu halten, die selbst eine andere Masse umkreist. Dies ist ein wichtiger Faktor und wir denken nicht viel darüber nach. Aber schauen wir es uns für eine Sekunde aus der Perspektive unseres sonnennächsten Planeten, des mondlosen Planeten Merkur, an.
Quecksilber dreht sich relativ schnell um unsere Sonne, und daher sind die auf sie einwirkenden Gravitations- und Gezeitenkräfte sehr groß. Wenn sich etwas anderes um Merkur drehen würde, gäbe es viel mehr zusätzliche Faktoren.
1. "Wind" von der Sonne (ein Strom von austretenden Partikeln) würde gegen Merkur und ein Objekt in der Nähe stoßen und sie aus der Umlaufbahn werfen.
2. Die Wärme, die die Sonne der Oberfläche von Quecksilber verleiht, kann zur Ausdehnung der Atmosphäre von Quecksilber führen. Trotz der Tatsache, dass Quecksilber luftlos ist, erwärmen sich Partikel auf der Oberfläche und werden in den Weltraum geworfen, wodurch eine schwache Atmosphäre entsteht.
3. Schließlich gibt es eine dritte Masse, die zur endgültigen Gezeitenblockade führen möchte: nicht nur zwischen geringer Masse und Merkur, sondern auch zwischen Merkur und Sonne.
Daher gibt es für jeden Merkurmond zwei extreme Orte.
Jeder Planet, der einen Stern umkreist, ist am stabilsten, wenn die Gezeiten mit ihm verbunden sind: wenn seine Umlauf- und Rotationsperioden zusammenfallen. Wenn Sie dem Planeten ein weiteres Objekt zur Umlaufbahn hinzufügen, wird seine stabilste Umlaufbahn gegenseitig mit dem Planeten und dem Stern in der Nähe von L2 verriegelt
Wenn der Satellit aus mehreren Gründen zu nahe an Merkur ist:
- dreht sich nicht schnell genug für seine Entfernung;
- Quecksilber dreht sich nicht schnell genug, um mit der Sonne gezeitengesperrt zu sein.
- anfällig für Sonnenwindverzögerung;
- wird einer erheblichen Reibung durch die Quecksilberatmosphäre ausgesetzt sein, - Es wird schließlich auf die Oberfläche von Merkur fallen.
Wenn ein Objekt mit einem Planeten kollidiert, kann es Trümmer anheben und die Bildung von Monden in der Nähe verursachen. So erschien der Erdmond und auch die Satelliten von Mars und Pluto.
Umgekehrt besteht die Gefahr, dass es aus der Umlaufbahn von Merkur ausgeworfen wird, wenn der Satellit zu weit entfernt ist und andere Überlegungen zutreffen:
- Der Satellit dreht sich zu schnell für seine Entfernung.
- Quecksilber dreht sich zu schnell, um mit der Sonne verbunden zu sein.
- Der Sonnenwind gibt dem Satelliten zusätzliche Geschwindigkeit.
- Störungen durch andere Planeten drücken den Satelliten heraus;
- Die Erwärmung der Sonne gibt einem definitiv kleinen Satelliten zusätzliche kinetische Energie.
Denken Sie jedoch daran, dass viele Planeten ihre eigenen Monde haben. Obwohl ein Dreikörpersystem niemals stabil sein wird, wenn Sie seine Konfiguration nicht an ideale Kriterien anpassen, werden wir unter den richtigen Bedingungen Milliarden von Jahren stabil sein. Hier sind einige Bedingungen, die die Aufgabe erleichtern:
1. Nehmen Sie einen Planeten / Asteroiden, so dass der Großteil des Systems erheblich von der Sonne entfernt ist, so dass der Sonnenwind, Lichtblitze und Gezeitenkräfte der Sonne unbedeutend sind.
2. Damit der Satellit dieses Planeten / Asteroiden nahe genug am Hauptkörper ist, damit er nicht stark gravitativ baumelt und bei anderen gravitativen oder mechanischen Wechselwirkungen nicht versehentlich herausgedrückt wird.
3. Dass der Satellit dieses Planeten / Asteroiden weit genug vom Hauptkörper entfernt war, so dass Gezeitenkräfte, Reibung oder andere Effekte nicht zur Annäherung und Verschmelzung mit dem Elternkörper führen.
Wie Sie vielleicht vermutet haben, gibt es ein "süßes Bullauge", in dem der Mond in der Nähe des Planeten existieren kann: mehrmals jenseits des Radius des Planeten, aber nahe genug, damit die Umlaufzeit nicht zu lang und immer noch erheblich kürzer als die Umlaufzeit des Planeten relativ zum Stern ist. Wenn Sie das alles zusammen nehmen, wo sind dann die Satelliten der Satelliten in unserem Sonnensystem?
Asteroiden im Hauptgürtel und Trojaner in der Nähe von Jupiter haben zwar ihre eigenen Satelliten, aber sie selbst betrachten sich nicht als solche.
Die nächsten, die wir haben, sind trojanische Asteroiden mit ihren eigenen Satelliten. Da es sich jedoch nicht um "Satelliten" des Jupiter handelt, ist dies nicht ganz angemessen. Was dann?
Die kurze Antwort: Es ist unwahrscheinlich, dass wir so etwas finden, aber es gibt Hoffnung. Gasriesenwelten sind relativ stabil und weit genug von der Sonne entfernt. Sie haben viele Satelliten, von denen viele mit ihrer Elternwelt verbunden sind. Die größten Monde werden die besten Kandidaten für Satelliten sein. Sie sollten sein:
- so massiv wie möglich;
- relativ weit vom Elternkörper entfernt, um das Kollisionsrisiko zu minimieren;
- nicht zu weit weg, um nicht herausgeschoben zu werden;
- und - das ist neu - gut getrennt von anderen Monden, Ringen oder Satelliten, die das System stören könnten.
Welche Monde in unserem Sonnensystem eignen sich am besten, um ihre eigenen Satelliten zu erwerben?
- Jupiters Mond Callisto: der äußerste aller großen Monde Jupiters. Das 1.883.000 Kilometer entfernte Callisto hat ebenfalls einen Radius von 2.410 Kilometern. Es bewegt sich in 16,7 Tagen um Jupiter und hat eine signifikante Fluchtgeschwindigkeit von 2,44 km / s.
- Jupiters Mond Ganymed: der größte Mond im Sonnensystem (Radius 2634 km). Ganymed ist sehr weit vom Jupiter entfernt (1.070.000 Kilometer), aber nicht genug. Es hat die schnellste Fluchtgeschwindigkeit aller Satelliten im Sonnensystem (2,74 km / s), aber das dicht besiedelte System des Riesenplaneten macht es für Jupiters Satelliten äußerst schwierig, Satelliten zu erfassen.
- Saturnmond Iapetus: nicht sehr groß (Radius 734 Kilometer), aber ziemlich weit vom Saturn entfernt - mit einer durchschnittlichen Entfernung von 3.561.000 Kilometern. Es ist gut von den Ringen des Saturn und von anderen großen Monden des Planeten getrennt. Das einzige Problem ist die geringe Masse und Größe: Die Fluchtgeschwindigkeit beträgt nur 573 Meter pro Sekunde.
- Uranus 'Satellit Titania: Mit einem Radius von 788 Kilometern ist Uranus' größter Satellit 436.000 Kilometer von Uranus entfernt und schließt seine Umlaufbahn in 8,7 Tagen ab.
- Uranus 'Satellit Oberon: Der zweitgrößte (761 Kilometer), aber der am weitesten entfernte (584.000 Kilometer) große Mond schließt seine Umlaufbahn um Uranus in 13,5 Tagen ab. Oberon und Titania sind jedoch gefährlich nahe beieinander, so dass es unwahrscheinlich ist, dass der "Mond des Mondes" zwischen ihnen erscheint.
- Neptuns Satellit Triton: Dieses erbeutete Kuipergürtelobjekt ist riesig (1355 km im Radius), weit entfernt von Neptun (355.000 km) und massiv. Das Objekt muss sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1,4 km / s bewegen, um Tritons Anziehungsfeld zu verlassen. Vielleicht ist dies unser bester Kandidat für das Recht, einen eigenen Satelliten zu besitzen.
Triton, Neptuns größter Mond und ein erbeutetes Kuipergürtelobjekt, ist möglicherweise die beste Wahl für einen Mond mit eigenem Mond. Aber Voyager 2 hat nichts gesehen.
Bei alledem gibt es unseres Wissens keine Satelliten in unserem Sonnensystem mit eigenen Satelliten. Vielleicht irren wir uns und finden sie am anderen Ende des Kuipergürtels oder sogar in der Oort-Wolke, wo Objekte ein Dutzend sind.
Die Theorie besagt, dass solche Objekte existieren können. Dies ist möglich, erfordert jedoch sehr spezielle Bedingungen. Unsere Beobachtungen sind in unserem Sonnensystem noch nicht aufgetaucht. Aber wer weiß: Das Universum ist voller Überraschungen. Und je besser unsere Suchfunktionen werden, desto mehr Überraschungen werden wir finden. Niemand wird überrascht sein, wenn die nächste große Mission zum Jupiter (oder anderen Gasriesen) einen Satelliten in der Nähe eines Satelliten findet. Die Zeit wird zeigen.
ILYA KHEL