Nieregularne moon - Irregular moon


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Nieregularne satelity Jupiter (czerwony), Saturn (żółty), Uran (zielony) i Neptune (niebieski) (bez Triton). Oś pozioma pokazuje ich odległość od planety ( wielkiej półosi ) wyrażony jako ułamek planety Hill kuli „y promienia. Oś pionowa pokazuje ich nachylenia orbity . Punktów lub okręgi reprezentują ich względne rozmiary.

W astronomii , nieregularny księżyc , nieregularne satelitarnej lub nieregularny naturalny satelita jest naturalny satelita po odległej, pochylona , a często ekscentryczny i wstecznej orbicie . Zostały one przechwycone przez ich macierzystej planety, w odróżnieniu od zwykłych satelitów , które tworzyły się na orbicie wokół nich.

W lipcu 2018, 125 nieregularne księżyce są znane, na orbicie wszystkich czterech planet ( Jowisz , Saturn , Uran i Neptuna ). Największe z każdej planety są Himalia Jowisza, Phoebe Saturna, Sycorax Urana i Triton Neptuna. Obecnie uważa się, że nieregularne satelity zostały zrobione z heliocentrycznej orbity w pobliżu obecnych miejsc, wkrótce po utworzeniu ich macierzystej planety. Alternatywna teoria, że pochodzi one dalej w pasie Kuipera , nie jest obsługiwany przez dotychczasowych obserwacji.

Definicja

Planeta R H , 10 6  kilometrów R min , km Ilość znany
Jowisz 55 1.5 71
Saturn 69 3 58
Uran 73 7 9
Neptun 116 16 7 (w tym Triton)

Nie ma powszechnie akceptowane precyzyjna definicja nieregularnym satelicie. Nieformalnie, satelity są uważane nieregularny, jeżeli są one wystarczająco daleko od planety, że precesja ich płaszczyzny orbity jest kontrolowany głównie przez Sun.

W praktyce satelity półoś jest porównywany z promieniem planety Strefa Hilla (czyli sfera jego oddziaływania grawitacyjnego) . Nieregularne satelity pół główne osie większa niż 0,05 z apoapses rozciągające się na 0,65 . Promień kuli Hill podano w sąsiednim stole.

Księżyc Ziemi wydaje się być wyjątkiem: to nie jest zazwyczaj wymieniony jako nieregularne satelity choć jej precesji jest kontrolowany głównie przez Słońce i jego wielkiej półosi jest większa niż 0,05 promienia Ziemi Strefa Hilla.

orbity

Aktualny rozkład

Orbity znanych nieregularnych satelitów są bardzo zróżnicowane, ale istnieją pewne wzorce. Takiej orbicie są znacznie bardziej powszechne (83%), niż orbity prograde. Satelity nie są znane ze skłonnościami orbitalnych wyższej niż 55 ° (lub mniejszy niż 130 ° satelitów wstecznego). Ponadto, niektóre grupy mogą być zidentyfikowane, w których jedno duże udziały satelitarne podobny orbit z kilkoma mniejszymi.

Biorąc pod uwagę ich odległość od planety, orbity satelitów zewnętrznych są silnie zaburzony przez Słońce i ich elementy orbitalne zmieniać szeroko w krótkich odstępach czasu. Częściowo główną oś Pasiphae , na przykład, zmian jak 1,5 g w dwóch lat (pojedynczy), orbity nachyleniu około 10 °, a mimośród tyle co 0,4 w ciągu 24 lat (okres dwa razy orbity Jupiter). W rezultacie średnie elementy orbitalne (uśrednione w czasie) są wykorzystywane do identyfikacji grupowania zamiast osculating elementów w danym dniu. (Podobnie, odpowiednie elementy orbitalne są wykorzystywane do ustalenia rodziny planetoid ).

Pochodzenie

Nieregularne satelity zostały zrobione z orbity heliocentrycznej. (Rzeczywiście, wydaje się, że nieregularne księżyce olbrzymich planet, Jowisza i Neptuna trojany i szare Pasa Kuipera obiekty mają podobne pochodzenie). Aby tak się stało, co najmniej jeden z trzech rzeczy musi mieć się stało:

  • Rozpraszanie energii (na przykład w interakcję z pierwotnego obłoku gazowym)
  • znaczny (40%) rozszerzenie planety Strefa Hilla w krótkim okresie czasu (od tysięcy lat)
  • przekazanie energii na oddziaływanie trzech ciała . Może to obejmować:
    • kolizja (lub bliskie spotkanie) od organu przychodzącej i satelity, w wyniku przegranej przychodzącej energii ciała i rejestrowany.
    • bliski zetknięcie między przychodzącym binarnego obiektu i planety (ewentualnie istniejącego księżyca), dając w rezultacie jeden element binarnego rejestrowany. Taka trasa została zasugerowana jako najbardziej prawdopodobne dla Triton .

Po zdobyciu niektóre satelity mogły zerwać prowadzące do grup mniejszych księżyców następujących podobnych orbitach. Rezonanse może dodatkowo zmieniać orbity czyni te ugrupowania mniej rozpoznawalne.

Stabilność długoterminowa

Phoebe , Saturn największy satelita nieregularny

Obecne orbity nieregularnych księżyców są stabilne, mimo znacznych perturbacji w pobliżu apocenter . Przyczyną tej stabilności w wielu nieregularnych jest fakt, że na orbitę przy świeckiej lub Kozai rezonansu .

Ponadto, symulacje wskazują następujące wnioski:

  • Orbity z nachyleń pomiędzy 50 ° i 130 ° są bardzo niestabilne: zwiększa mimośrodowość ich szybko, w wyniku której satelity utraty
  • Orbicie to bardziej stabilne niż prograde (stabilne orbity wsteczna znajduje się dalej od planety)

Zwiększenie wyników mimośrodowości w mniejszych pericenters i dużych apocenters. Satelity wprowadzić strefę regularnych (powiększenie) księżyce i giną lub wyrzucane przez kolizji i bliskich spotkań. Alternatywnie, rosnące perturbacje przez słońce na rosnące apocenters wcisnąć je poza sferę Hill.

Wsteczny satelity można znaleźć dalej od planety niż te prograde. Szczegółowe całkowanie numeryczne wykazały tę asymetrię. Ograniczenia są skomplikowane funkcją pochylenia i mimośród, ale na ogół orbity prograde z pół-osi głównych do 0,47 r H (Hill kuli o promieniu) mogą być stabilne, podczas gdy dla takiej orbicie stabilność może rozszerzyć się do 0,67 r H .

Granica na półoś wielka jest zaskakująco ostry dla satelitów prograde. Satelita na prograde, orbity kołowej (nachylenie = 0 °) umieszczony w 0,5 r H opuści Jupiter jak najmniejszym czterdziestu lat. Efekt ten można wyjaśnić za pomocą tak zwanego evection rezonansu . Apocenter satelity, gdzie chwyt planety na księżyc jest w jego najsłabszym, zostaje zamknięty w rezonansie z położenia Słońca Skutki zaburzeń gromadzenia się na każdym przejściu popychającego satelitę jeszcze dalej na zewnątrz.

Asymetria pomiędzy prograde i wstecznych satelitów mogą być wyjaśnione bardzo intuicyjny przez przyspieszenie Coriolisa w ramie obracającego się z ziemi. Dla satelitów prograde przyspieszenie wskazuje na zewnątrz i do wewnątrz wsteczny wskazuje, stabilizując satelitę.

przechwytuje tymczasowe

Zdobycie asteroidzie ze orbicie heliocentrycznej nie zawsze jest stały. Według symulacji satelity tymczasowe powinny być zjawiskiem powszechnym. Jedynym przykładem jest obserwowane 2006 RH 120 , który był tymczasowy satelitę Ziemi przez dziewięć miesięcy w roku 2006 i 2007.

Charakterystyka fizyczna

Rozmiar

Ilustracja prawa energetycznego. Liczba obiektów, zależy od ich wielkości.

Biorąc pod uwagę ich odległość większa od Ziemi, znane nieregularne satelity Urana i Neptuna są większe niż Jowisza i Saturna; mniejsze prawdopodobnie istnieją, ale nie zostały jeszcze przestrzegane. Jednak z tego błędu obserwacyjnego na uwadze, rozkład wielkości jest podobny dla wszystkich czterech olbrzymich planet.

Zazwyczaj stosunek wyrażający liczbę obiektów o średnicy mniejszej lub równej jest przybliżona przez prawa energetycznego :

z P określającym nachylenie.

Prawo płytkie mocy ( q ~ 2) obserwuje się dla wielkości od 10 do 100 km ale stromy ( q ~ 3,5) dla obiektów mniejszych niż 10 km .

Dla porównania, podział Pasa Kuipera obiektów jest znacznie bardziej stroma ( q ~ 4), czyli dla jednego przedmiotu 1000 km są tysiące obiektów o średnicy 100 km. Rozkład wielkości zapewnia wgląd ewentualnego pochodzenia (przechwytywanie kolizji / break-up lub akrecji).

Dla każdego obiektu 100 km, dziesięć obiektów do 10 km można znaleźć.
dla jednego obiektu 10 km, około 140 km przedmioty 1 mogą występować.

Zabarwienie

Schemat ten przedstawia różnice koloru w nieregularnym satelitów Jupiter (etykietka) Saturna (żółty) i Uran (zielony). Tylko nieregularne ze znanych indeksów kolorów są widoczne. Dla porównania, centaur Pholus i trzy klasyczne pas Kuipera obiekty są wykreślane (szare etykiety, rozmiar nie do skali). Dla porównania, patrz również kolory centaurów i KBO .

Kolory nieregularnych satelitów mogą być badane za pomocą wskaźników barwnych : prostych środków różnic o pozornej wielkości przedmiotu przez niebieski (B), widoczny tj zielono-żółty (V) i czerwony (R) filtrów . Obserwowana kolory nieregularnych satelitów różnią się od zerowego (szarawe) do czerwonawego (nie czerwony jak kolory niektórych obiektów pasa Kuipera).

albedo neutralny czerwonawy czerwony
Niska C 3-8% P 2-6% D 2-5%
średni M 10-18% 13-35%
wysoki E 25-60%

System wyświetla Każda planeta nieznacznie różnych cechach. Nieregularne Jupiter są nieznacznie szary czerwony, zgodnie z C , P oraz D asteroid typu . Niektóre grupy satelitów obserwowano wykazują podobne kolory (patrz dalsze sekcje). Nieregularne Saturna są nieco bardziej czerwone niż Jowisz.

Duże nieregularne satelity Urana ( Sycorax i Caliban ) są czerwone światło, podczas gdy mniejsze Prospero i Setebos są szare, podobnie jak Neptunian satelity Nereid i Halimede .

Widma

Przy obecnym rozdzielczości, widzialnego i bliskich podczerwieni widma większości satelity ukazują się nie wyróżniający. Do tej pory, wody lodowej został wywnioskować na Phoebe i Nereid i cechy przypisywane wodnym stwierdzono zmian na Himalia.

Obrót

Regularne satelity są zwykle pływowo zablokowana (czyli ich orbita jest synchroniczny z ich rotacji, tak aby pokazać tylko jedną twarz ku swojej macierzystej planety). W przeciwieństwie do tego, pływowe siły na nieregularnych satelitów są znikome ze względu na ich odległość od planety, a okresy rotacji w zakresie zaledwie dziesięć godzin zostały zmierzone dla największych księżyców Himalia , Phoebe , Sycorax i Nereida (porównać z ich okresów orbitalnych setek dni). Takie szybkości obrotów są w tym samym zakresie, co jest typowe dla planetoid .

Rodziny ze wspólnego pochodzenia

Niektóre pojawiają się nieregularne satelity na orbicie w „grupy”, w którym kilka satelitów mają podobne orbity. Wiodąca teoria jest taka, że obiekty te stanowią kolizyjnego rodzin , części większego organizmu, który wybuchł w górę.

dynamiczne grupy

Proste modele kolizji mogą być wykorzystane do oszacowania możliwego rozproszenie parametrów orbitalnych podanych prędkości impuls Æ v . Stosując te modele znanych parametrach orbitalnej pozwala oszacować Æ v niezbędną do tworzenia obserwowany dyspersji. Δ V dziesiątek metrów na sekundę (m / s 5-50) może wynikać z rozpadzie. Dynamiczne zgrupowania nieregularnych satelitów mogą być identyfikowane za pomocą tych kryteriów i prawdopodobieństwo wspólnego pochodzenia od włamania się ocenianym.

Kiedy dyspersja orbit jest zbyt szeroki (tj wymagałoby Æ v w rzędu kilkuset m / s)

  • albo więcej niż jedna kolizja należy przyjąć, czyli klaster powinien być dodatkowo podzielone na grupy
  • lub znaczące zmiany po kolizji, na przykład w wyniku rezonansów, należy postulować.

grupy kolorów

Kiedy kolory i widma satelity są znane, jednorodność tych danych dla wszystkich członków danej grupy jest istotnym argumentem na rzecz wspólnego pochodzenia. Jednak brak precyzji w dostępnych danych często sprawia, że ​​trudno wyciągnąć statystycznie istotnych wniosków. Ponadto, obserwowane kolory nie są koniecznie reprezentatywne dla całej kompozycji satelity.

Obserwowane zgrupowania

Nieregularne satelity Jowisza

Orbity nieregularnych księżyców Jowisza, pokazując w jaki sposób klastra na grupy. Satelity są reprezentowane przez okręgi, które wskazują na ich względne rozmiary. Położenie obiektu na osi poziomej przedstawia jego odległość od Jowisza. Jego położenie na osi pionowej wskazuje na jego nachylenia orbity . Żółte linie wskazują jego mimośrodowość orbitalnej (czyli w zakresie, w którym jego odległość od Jupiter zmienia się w czasie jego orbity).

Zwykle, wymienione są następujące grupy (dynamicznie grupy mocno wykazujące jednorodne kolory są wymienione w pogrubione )

  • Prograde satelity
    • Do grupy Himalia akcji średnie pochylenie 28 °. Są one ograniczone dynamicznie (Δ V ≈ 150 m / s). Są jednorodne w zakresie widzialnym (o neutralnych kolorów podobne do typu C asteroidy ) i w pobliżu podczerwieni fali
    • Themisto nie jest częścią każdej znanej grupy.
    • Carpo nie jest częścią każdej znanej grupy.
    • Valetudo nie jest częścią każdej znanej grupy.
Animacja orbicie Himalia za.
   Jupiter  ·    Himalia  ·   Callisto
  • wsteczny satelity
    • Do grupy Carme akcji średnia nachylenia 165 ° C. To dynamiczne dokręcone (5 <Δ V <50 m / s). Jest to bardzo jednorodny kolor, każdy lekki element wyświetlania czerwonym barwnikiem zgodne z typu D asteroid komórek.
    • Do grupy Ananke akcji średnia nachylenia 148 °. Wykazuje mały rozrzut parametrów orbitalnych (15 <Δ V <80 m / s). Ananke sama pojawia światło czerwone, ale pozostali członkowie grupy są szare.
    • Grupa pazyfae bardzo rozproszone. Pasiphae sama wydaje się być szara, podczas gdy inni członkowie ( Callirrhoe , megaclite ) są czerwone światło.

Sinope czasami zawrzeć w grupie Pasiphae, czerwony i ze względu na różnice w nachyleniu, to może być zrobione w sposób niezależny. Pasiphae i Sinope są również uwięziony w świeckich rezonansów z Jowiszem.

Nieregularne satelity Saturna

Nieregularne satelity Saturna, pokazując w jaki sposób klastra na grupy. Dla wyjaśnienia, patrz schemat Jupiter

Następujące grupy są powszechnie wymienione dla satelitów Saturna:

  • satelity Prograde
    • Do grupy galusowy akcji średnie pochylenie 34 °. Orbita dynamicznie dokręcone (Δ V ≈ 50 m / s), i są one lekkie na czerwono; zabarwienie jest jednolity zarówno widzialnych długościach fal, w pobliżu podczerwieni.
    • Do grupy Eskimosów akcji średnie pochylenie 46 °. Orbita są rozproszone (A v ≈ 350 m / s), ale są one fizycznie jednorodne, dzielące światło czerwone zabarwienie.
  • wsteczny satelity
    • Grupa nordyckiej jest określona przede wszystkim do celów nazewnictwa; parametry orbitalne są bardzo rozproszone. Podziałów zostały zbadane, w tym
      • W Phoebe grupy akcji średnia nachylenia 174 ° C; Ta podgrupa zbyt szeroko rozproszone, i mogą być podzielone na co najmniej dwie cząstkowe podgrup
      • Skathi grupa jest możliwe podgrupą z grupy nordyckich

Nieregularne satelity Urana i Neptuna

Nieregularne satelity Urana (zielony) i Neptune (niebieski) (z wyłączeniem Triton). Dla wyjaśnienia, patrz schemat Jupiter
Planeta R minimum
Jowisz 1,5 km
Saturn 3 km
Uran 7 km
Neptun 16 km

Zgodnie z obecnym stanem wiedzy, liczba nieregularnych satelitów na orbicie Urana i Neptuna jest mniejsza od Jowisza i Saturna. Jednak uważa się, że jest to po prostu wynikiem trudności obserwacyjnych ze względu na odległość większą Urana i Neptuna. Tabela pokazuje, że w odpowiednich minimalny promień (r min ) satelitów, które mogą być wykryte z obecnego stanu techniki, przy założeniu albedo 0,04; Tak więc, nie są prawie na pewno małe księżyce Urana i Neptuna, które nie mogą być jeszcze widoczne.

Z powodu mniejszej ilości statystycznie istotnych wniosków na temat ugrupowań są trudne. Tylko jedno źródło na nieregularnych wstecznych Urana mało prawdopodobne otrzymać dyspersję parametrów orbitalnych, które wymagają wysokiego impulsu (Δ v ≈ 300 km), co wskazuje na dużą średnicę udaru (395 km), który jest niezgodny z kolei z rozkład wielkości fragmentów. Zamiast istnienie dwóch grup Spekulowano:

Te dwie grupy są odrębne (przy 3σ ufności) w odległości od Urana i ich mimośrodowości. Jednak te grupy nie są bezpośrednio obsługiwane przez zaobserwowanych kolorach: Kaliban i Sycorax pojawiają się czerwone światło, podczas gdy mniejsze księżyce są szare.

Za Neptunem, możliwe wspólne pochodzenie Psamathe i Neso odnotowano. Biorąc pod uwagę podobne kolory (szary), została również zasugerował, że Halimede mógłby być fragment Nereid. Oba satelity miały bardzo wysokie prawdopodobieństwo (41%) kolizji w wieku powyżej układu słonecznego.

Badanie

Distant Cassini obraz Himalia

Do tej pory jedynymi nieregularne satelity zostały odwiedzane przez kosmicznych są Triton i Phoebe , największy od Neptuna i nieregularnych Saturna odpowiednio. Triton została sfotografowana przez sondę Voyager 2 w 1989 roku i Phoebe przez Cassini sonda w 2004 roku Cassini również zdobyły odległe, niskiej rozdzielczości obrazu Jowisza Himalia w roku 2000. Nie ma planował odwiedzić żadnych nieregularnych satelitów kosmicznych w przyszłości.

Referencje

Linki zewnętrzne