Луны бывают разных форм.
В нашем Солнечная система У нас есть каменистые спутники (например, Земля‘s луна), океанские спутники (например, Европа И Энцелад) и замороженные ледяные луны (например, Тритон) Но газовых лун нет. Нам не повезло, что у нас нет газовых лун, или есть физические причины, по которым их не существует?
На самом деле газовые спутники существуют! Хоть они и не в нашей Солнечной системе. Хотя более 5500 Экзопланеты На данный момент обнаружено только два возможных com. экзолуны Они наблюдались, и ни один из них пока не подтвержден на 100%. Странность этих двух «экзо-лунов» заключается в том, что они являются газовыми гигантами и имеют гораздо большую орбиту. Газовые гиганты! Но, как мы увидим, они являются исключением, подтверждающим правило.
Связанный: 10 самых странных спутников Солнечной системы
Чтобы понять, почему нет газовых лун, по крайней мере, в нашей Солнечной системе, лучше всего сначала понять, как формируются газовые планеты-гиганты.
Существует два сценария формирования планеты-газового гиганта. Один из них называется формированием «снизу вверх», другой — «сверху вниз».
Формирование газовых миров снизу вверх
снизу вверх или «Базовое накопление«Формирование — это то, как сформировались гигантские газовые планеты в нашей Солнечной системе. Если бы мы могли вернуться во времени на 4,5 миллиарда лет назад, мы бы увидели молодое Солнце, окруженное диском из газа и пыли. Это протопланетный диск, из которого образовались все планеты. сформировался.Сначала он сросся в скалистые тела И они растут по мере накопления пыли, гравия и астероидов.Некоторые только увеличились в размерах Марс или ВенераНо другие продолжали расти, образуя гигантские скалистые объекты, масса которых до 10 раз превышала массу Юпитера.
Как только они приобрели эту огромную массу, они обрели достаточно сильную гравитацию, чтобы начать выметать большие массы газа из протопланетного диска. Сколько именно газа они крадут и насколько они растут, зависит от их гравитации и количества доступного газа.
Но в итоге в нашей солнечной системе осталось четыре газовых планеты-гиганта. Юпитер И СатурнИ круче «ледяных гигантов». Уран И Нептун. НАСА Юнона Миссия к Юпитеру помогла найти доказательства, подтверждающие модель аккреции ядра, обнаружив гравитацию большого, но рассеянного каменного ядра с массой примерно в десять раз больше массы Земли в центре Юпитера.
Формирование газовых миров сверху вниз
В нисходящей модели газовые миры формируются непосредственно из массы газа, схлопнувшейся в туманность, как это делают звезды. Однако существует минимальная масса, которую может произвести этот процесс.
Когда большая масса газа сжимается под действием собственной силы тяжести, она нагревается, поскольку газ упакован в меньший и, следовательно, более плотный объем. Но когда газ теплый, он хочет расширяться, поэтому, чтобы продолжать сжиматься, масса газа должна излучать избыточное тепло. В результате мы часто видим коллапсирующие газовые облака, светящиеся в инфракрасной тепловой энергии.
Однако существует ограничивающий фактор, называемый «пределом непрозрачности сегментации».
«Излучение достаточного количества тепла, чтобы газ мог остыть и продолжить коллапс, зависит от непрозрачности, температуры и плотности пыли, и этот процесс становится гораздо менее эффективным с более мелкими объектами до такой степени, что они достигают массы около 3 масс Юпитера». «Он не может излучать достаточно тепла, чтобы продолжать разрушаться», — сказал в интервью Сэм Пирсон из Европейского космического агентства.
Чем меньше объем, тем более концентрированной и непрозрачной становится пыль, а процесс излучения избыточного тепла в результате гравитационного сжатия становится все более неэффективным. Таким образом, в процессе сверху вниз не может образоваться ничего меньше трех блоков Юпитера.
Почему в Солнечной системе нет газовых спутников?
Как и их родительские планеты, большинство лун в нашей Солнечной системе сформировались в результате восходящего процесса аккреции ядер в диски оставшегося материала, окружающие их родительские планеты. Поскольку планеты уже накопили большую часть доступного материала, его было недостаточно для формирования луны, достаточно массивной, чтобы иметь достаточную гравитацию, чтобы удерживать много газа. На самом деле в Солнечной системе есть только один спутник, имеющий атмосферу, и это самый большой спутник Сатурна. Титан.
Точно так же нисходящий процесс не мог произойти, потому что не было достаточно газа, и если бы он произошел, это был бы самый большой мир в Солнечной системе с большим отрывом.
Странные луны
Следовательно, мы не можем формировать газообразные спутники с помощью двух более традиционных процессов создания газообразных миров. Однако в Солнечной системе существует множество аномалий, сформировавшихся иным способом.
В случае с Землей Луна, вероятно, образовалась из материала, выброшенного с Земли после А. Гигантское столкновение Размер Марса Протопланета. Эти обломки сформировали кольцо, которое сформировало Луну Земли в результате аккреции ядра. Может ли столкновение с газовой планетой-гигантом выбросить достаточно газа, чтобы сформировать газовую луну?
К сожалению нет. «Каменистые планеты могут иметь подобные эффекты, но помните, что это комета. Сапожник — Леви 9 Удар Юпитера [in 1994]? «Он полностью исчез. Газовые гиганты едят что угодно», — сказал в интервью Space.com Джесси Кристиансен из Калифорнийского технологического института.
Все, что сталкивается с газовым гигантом, внедряется в него и становится его частью, а не выбрасывает обломки в космос.
Еще одна странность — захваченные спутники. Например Марс Две луны Фобос И Деймос Они были арестованы Астероиды. Внешняя луна Сатурна Феба — захваченное кометное тело, а спутник Нептуна Тритон — захваченное кометное тело. пояс Койпера Цель. Они не сформировались вокруг планеты, они сформировались сами по себе в космосе, а затем подошли слишком близко и были захвачены гравитацией планеты.
Возникает вопрос: может ли газовая планета меньшего размера быть захвачена газовой планетой большего размера? В конце концов, газообразные миры могут иметь массу, до двенадцати раз превышающую массу Юпитера, поэтому в принципе они могут легко столкнуться, скажем, с газообразным миром с массой Нептуна.
Экзогенные газообразные спутники
И похоже, что они действительно могут! «Вокруг гигантских экзопланет могут быть спутники размером с Нептун», — сказал Кристиансен.
Кандидаты в экзолуны упоминались в начале статьи — Кеплер 1625b-i И Кеплер 1708b-i — Оба являются газовыми гигантами сами по себе, но, похоже, подчиняются более крупным газовым гигантам.
«Я подтверждаю, что оба являются кандидатами», — сказал Кристиансен. «Мы видим в данных что-то, что соответствует Луне, но есть и другие вещи, которые также могут это объяснить».
Если предположить, что это настоящая луна, то Kepler 1625b-i имеет массу, в 19 раз превышающую массу Земли (около 6% массы Юпитера), что делает ее похожей по массе с Нептуном, а ее газовая планета-компаньон в 30 раз превышает массу и диаметр Земли. Вполовину меньше, чем у Юпитера.
Kepler 1708b-i еще тяжелее: он весит примерно в 37 раз больше массы Земли и вращается вокруг планеты-гиганта, которая в 4,6 раза больше Юпитера.
«Они бросают вызов многим теориям», — сказал Кристиансен. «Трудно понять, как они образовались таким образом, поэтому их, должно быть, поймали».
Природа захваченных объектов сделала бы их в принципе похожими на спутники, захваченные в нашей Солнечной системе. Они могли образоваться, как планеты, из аккрецирующихся ядер в диске, а затем быть захвачены во время миграции к своей звезде.
Миграция, по-видимому, является обычным процессом в молодых планетных системах. Именно так астрономы объясняют «горячие юпитеры», газовые гиганты, которые расположены очень близко к своей звезде, но, вероятно, сформировались так близко. В случае с экзолунами Кеплер 1625b-i и 1708b-i по мере их миграции их захватывали более крупные планеты, расположенные перед ними.
Однако, несмотря на все это, это, вероятно, не настоящие спутники! Вместо этого они оба являются вероятными примерами двойных планет, а не экзолунов. Двойная планета — это когда оба мира вращаются вокруг общего центра масс в пространстве между ними, а не один вращается вокруг другого. В нашей Солнечной системе есть двойная планета, имеющая форму планеты. Плутон И его самый большой друг Шэрон.
Итак, какие-то газовые спутники существуют, но чтобы их создать, природе приходится схитрить!
«Наркоман поп-культуры. Поклонник телевидения. Ниндзя алкоголика. Абсолютный фанат пива. Профессиональный знаток твиттера».
More Stories
Пентагон обеспокоен новыми шпионскими спутниками Илона Маска
Сверхновая, впервые замеченная в 1181 году, выпустила светящиеся нити.
Астрономы ждут, когда звезда-зомби снова взойдет