U Sunčevom sustavu nalazi se sunce - u središtu - mnogi planeti, asteroidi, objekti Kuiperovog pojasa i sateliti, oni su također mjeseca. Iako većina planeta ima satelite, a neki predmeti Kuiperovog pojasa, pa čak i asteroidi, također imaju svoje satelite, među njima nema poznatih "satelita satelita". Ili nemamo sreće ili osnovna i izuzetno važna pravila astrofizike kompliciraju njihovo nastajanje i postojanje.
Kad je sve što trebate imati na umu jedan masivan objekt u svemiru, stvari izgledaju prilično jednostavno. Gravitacija će biti jedina radna snaga, a bilo koji predmet možete postaviti u stabilnu eliptičnu ili kružnu orbitu oko nje. Prema ovom scenariju, čini se da će on zauvijek biti na svom položaju. Ali ovdje se igraju i drugi faktori:
- objekt može imati nekakvu atmosferu ili difuzni "halo" čestica uokolo;
- objekt neće nužno biti nepomičan, ali će se okretati - vjerojatno brzo - oko neke osi;
- ovaj objekt neće nužno biti izoliran kao što ste prvotno mislili.
Sile plime koje djeluju na Saturnov mjesec Enceladus dovoljne su da izvuku njegovu ledenu koru i zagrijavaju crijeva, tako da podzemni ocean eruptira stotine kilometara u svemir
Prvi faktor, atmosfera, ima smisla samo kao krajnje sredstvo. Obično će objekt koji se kreće oko masivnog i čvrstog svijeta bez atmosfere samo trebati izbjeći površinu objekta i on će se zadržati u neograničenom vremenu. Ali ako se atmosfera, čak i nevjerojatno difuzna, poveća, bilo koje tijelo u orbiti mora se baviti atomima i česticama koje okružuju središnju masu.
Iako obično mislimo da naša atmosfera ima "kraj" i da se prostor počinje na određenoj visini, stvarnost je da se atmosfera samo osuši kako idete sve više i više. Zemljina atmosfera prostire se na stotine kilometara; čak će i Međunarodna svemirska stanica izaći iz orbite i izgorjeti ako je stalno ne budemo pozivali. Prema standardima Sunčevog sustava, tijelo u orbiti mora biti na određenoj udaljenosti od bilo koje mase da bi ostalo “sigurno”.
Promotivni video:
Bilo da se radi o umjetnom satelitu ili prirodnom, zapravo nije važno; ako zaobiđe svijet sa supstancijalnom atmosferom, on će izaći iz orbite i pasti u najbliži svijet. Svi sateliti u niskoj zemaljskoj orbiti će to učiniti, kao i Marsov satelit Fobos
Osim toga, objekt se može okretati. To se odnosi i na veliku masu i na manju koja se okreće oko prve. Postoji "stabilna" točka u kojoj su obje mase uredno zaključane (to jest, uvijek okrenute jedna prema drugoj na jednoj strani), ali svaka druga konfiguracija stvorit će "obrtni moment". Ovo uvijanje ili će spirali obje mase prema unutra (ako je rotacija spora) ili prema van (ako je rotacija brza). Na drugim svjetovima većina satelita se ne rađa u idealnim uvjetima. Ali ima još jedan čimbenik koji moramo uzeti u obzir prije nego što se zaronimo u problem s "satelitom satelita".
Model Pluton - Charon pokazuje dvije glavne mase koje se okreću jedna oko druge. Leteći "Novih horizonata" pokazao je da Pluton ili Charon nemaju unutarnje satelite u odnosu na međusobnu orbitu.
Činjenica da objekt nije izoliran od velike je važnosti. Mnogo je lakše držati objekt u orbiti u blizini jedne mase - poput mjeseca blizu planete, malog asteroida blizu velikog ili Charona u blizini Plutona - nego držati objekt u orbiti u blizini mase koja sama po sebi orbitira drugom masom. To je važan faktor i o tome ne razmišljamo puno. Ali pogledajmo to na trenutak iz perspektive našeg najbližeg Sunca, planeta bez mjeseca Merkur.
Merkur se relativno brzo vrti oko našeg Sunca i zato su gravitacijske i plimne sile koje djeluju na njega vrlo velike. Ako bi se nešto drugo vrtilo oko Merkura, bilo bi još puno dodatnih čimbenika.
1. "Vjetar" sa Sunca (tok odlaznih čestica) urušio bi se u Merkur i objekt u blizini, izbacivši ih iz orbite.
2. Toplina koju Sunce daje na površinu Merkura može dovesti do širenja atmosfere Merkura. Unatoč činjenici da je Merkur bez zraka, čestice se na površini zagrijavaju i bacaju u svemir, stvarajući slabu atmosferu.
3. Konačno, postoji treća masa koja želi dovesti do konačne blokade plime: ne samo između male mase i Merkura, već i između Merkura i Sunca.
Stoga za svaki mjesec Merkura postoje dvije ekstremne lokacije.
Svaki planet koji orbitira oko zvijezde bit će najstabilniji kada je plimica zaključana s njom: kada se njena orbitalna i rotacijska razdoblja poklapaju. Ako na planetu dodate još jedan objekt iz orbite, njegova najstabilnija orbita će biti uzajamno zaključana s planetom i zvijezdom u blizini L2
Ako je satelit preblizu Merkuru iz više razloga:
- ne okreće se dovoljno brzo za svoju udaljenost;
- Merkur se ne okreće dovoljno brzo da bi bio plimski zaključan sa Suncem;
- osjetljiv na usporavanje sunčevog vjetra;
- bit će izloženi značajnom trenju iz atmosfere Merkura, - s vremenom će pasti na površinu Merkura.
Kada se objekt sudari s planetom, on može podići krhotine i uzrokovati stvaranje obližnjih mjeseca. Tako su se pojavili Zemljin Mjesec, a pojavili su se i sateliti Mars i Pluton.
Suprotno tome, riskira se izbacivanje iz orbite Merkura ako je satelit predaleko i ako se primijene drugačija razmatranja:
- satelit se rotira prebrzo za svoju udaljenost;
- Merkur se vrti prebrzo da bi bio u redu zaključan sa Suncem;
- solarni vjetar daje dodatnu brzinu satelitu;
- smetnje s drugih planeta istiskuju satelit;
- zagrijavanje Sunca daje dodatnu kinetičku energiju definitivno malom satelitu.
Uz to rečeno, imajte na umu da mnoge planete imaju svoje mjesečeve mjesece. Iako sustav s tri tijela nikada neće biti stabilan, osim ako njegovu konfiguraciju ne prilagodite idealnim kriterijima, bit ćemo stabilni milijarde godina pod pravim uvjetima. Evo nekoliko uvjeta koji će olakšati zadatak:
1. Uzmite planet / asteroid tako da se glavnina sustava značajno odstrani od Sunca, tako da sunčevi vjetar, bljeskovi svjetlosti i sunčane sile Sunca nisu beznačajni.
2. Tako da je satelit ovog planeta / asteroida dovoljno blizu glavnom tijelu da se ne giba gravitacijski i da ga slučajno ne izbaci tijekom drugih gravitacijskih ili mehaničkih interakcija.
3. Da je satelit ovog planeta / asteroida bio dovoljno daleko od glavnog tijela, tako da sile plima, trenja ili drugi učinci ne bi doveli do približavanja i spajanja s roditeljskim tijelom.
Kao što ste možda i nagađali, postoji "slatko bullseye" u kojem Mjesec može postojati u blizini planete: nekoliko puta preko polumjera planete, ali dovoljno blizu da orbitalno razdoblje nije predugo i još uvijek bitno kraće od orbitalnog razdoblja planeta u odnosu na zvijezdu. Ako sve ovo uzmete zajedno, gdje su to sateliti satelita u našem Sunčevom sustavu?
Asteroidi u glavnom pojasu i Trojanci u blizini Jupitera mogu imati svoje satelite, ali sami sebe ne smatraju takvima.
Najbliži su nam trojanski asteroidi sa vlastitim satelitima. Ali budući da nisu "sateliti" Jupitera, to nije sasvim prikladno. Što onda?
Kratki odgovor: malo je vjerojatno da ćemo pronaći nešto takvo, ali nada postoji. Svjetski plinski svjetovi relativno su stabilni i dovoljno udaljeni od Sunca. Imaju mnogo satelita, od kojih su mnogi uredno zaključani u svijetu roditelja. Najveći mjeseci bit će najbolji kandidati za satelite. Oni trebaju biti:
- što masivniji;
- relativno uklonjeni iz matičnog tijela kako bi se smanjio rizik od sudara;
- ne previše daleko da ne bi bili gurnuti van;
- i - ovo je novo - dobro se odvaja od ostalih mjeseci, prstenova ili satelita koji bi mogli poremetiti sustav.
Koji mjeseci u našem Sunčevom sustavu su najprikladniji za stjecanje vlastitih satelita?
- Jupiterov mjesec Callisto: najudaljeniji od svih Jupiterovih velikih mjeseci. Callisto, koji je udaljen 1.883.000 kilometara, također ima radijus od 2.410 kilometara. Putuje oko Jupitera za 16,7 dana i značajnu brzinu bijega od 2,44 km / s.
- Jupiterov mjesec Ganymede: najveći mjesec Sunčevog sustava (u radijusu od 2634 km). Ganymede je jako udaljen od Jupitera (1.070.000 kilometara), ali nedovoljno. Ima najveću brzinu bijega od bilo kojeg satelita u Sunčevom sustavu (2,74 km / s), ali gusto naseljen sustav divovskog planeta otežava Jupiterovim satelitima izuzetno teško pribavljanje satelita.
- Saturnov Mjesec Iapetus: ne baš velik (u radijusu od 734 kilometra), ali prilično udaljen od Saturna - na 3,561,000 kilometara na prosječnoj udaljenosti. Dobro se odvaja od Saturnovih prstenova i od drugih velikih mjeseci planete. Jedini problem su njegova mala masa i veličina: brzina bijega je samo 573 metra u sekundi.
- Uranov satelit Titania: S radijusom od 788 kilometara, najveći Uranin satelit udaljen je 436.000 kilometara od Urana i završava svoju orbitu za 8,7 dana.
- Uranov satelit Oberon: drugi najveći (761 kilometar), ali najudaljeniji (584.000 kilometara) veliki mjesec dovršava svoju orbitu oko Urana za 13,5 dana. Oberon i Titanija su, međutim, opasno bliski jedni drugima, tako da se "mjesečev mjesec" vjerojatno neće pojaviti između njih.
- Neptunov satelit Triton: ovaj zarobljeni objekt Kuiperovog pojasa ogroman je (u radijusu od 1355 km), daleko od Neptuna (355 000 km) i masivan; objekt se treba kretati brzinom većom od 1,4 km / s da bi napustio Tritonovo privlačno polje. Možda je ovo naš najbolji kandidat za pravo posjedovanja vlastitog satelita.
- Triton, najveći mjesec Neptuna i zarobljeni objekt Kuiperovog pojasa, možda bi bila naša najbolja opklada na mjesec s vlastitim mjesecom. Ali Voyager 2 nije vidio ništa.
Uza sve to, koliko znamo, u našem Sunčevom sustavu nema satelita s vlastitim satelitima. Možda se griješimo i pronalazimo ih na drugom kraju Kuiperovog pojasa ili čak u oblaku Oort, gdje su predmeti desetak desetaka.
Teorija kaže da takvi objekti mogu postojati. To je moguće, ali to zahtijeva vrlo specifične uvjete. Što se tiče naših opažanja, takva se još nisu pojavila u našem Sunčevom sustavu. Ali tko zna: svemir je pun iznenađenja. I što su naše mogućnosti pretraživanja bolje, to ćemo pronaći više iznenađenja. Nitko se neće iznenaditi ako sljedeća velika misija na Jupiteru (ili drugim plinskim divovima) nađe satelit u blizini satelita. Vrijeme će reći.
ILYA KHEL