Księżyce występują w wielu postaciach.
W naszym Układ Słoneczny Mamy księżyce skaliste (np Grunt’S księżyc), księżyce oceaniczne (np Europa I Enceladus) i zamrożone lodowe księżyce (np Tryton) Ale nie ma księżyców gazowych. Czy mamy pecha, że nie mamy księżyców gazowych, czy też istnieją fizyczne powody, dla których one nie istnieją?
W rzeczywistości istnieją księżyce gazowe! Chociaż nie znajdują się w naszym Układzie Słonecznym. Chociaż ponad 5500 Egzoplanety Jak dotąd odkryto możliwe tylko dwa com.exomoons Zaobserwowano je i żaden z nich nie został jeszcze w 100% potwierdzony. Dziwną rzeczą w przypadku tych dwóch „egzoksiężyców” jest to, że są gazowymi olbrzymami i krążą wokół znacznie większych orbit Gazowi giganci! Ale jak zobaczymy, są to wyjątki potwierdzające regułę.
Powiązany: 10 najdziwniejszych księżyców Układu Słonecznego
Aby zrozumieć, dlaczego nie ma księżyców gazowych, przynajmniej w naszym Układzie Słonecznym, najlepiej najpierw zrozumieć, w jaki sposób powstają gazowe olbrzymy.
Istnieją dwa scenariusze powstania gazowej planety-olbrzyma. Jedną z nich określa się jako formację „od dołu do góry”, drugą jako „od góry do dołu”.
Tworzenie światów gazowych od dołu do góry
od dołu do góry lub „Podstawowa akumulacja„Powstanie to sposób, w jaki powstały gigantyczne planety gazowe w naszym Układzie Słonecznym. Gdybyśmy mogli cofnąć się w czasie o 4,5 miliarda lat, zobaczylibyśmy młode słońce otoczone dyskiem gazu i pyłu. Jest to dysk protoplanetarny, z którego pochodzą wszystkie planety Najpierw utworzyło ciała skaliste, które rosną wraz z gromadzeniem się pyłu, żwiru i asteroid. Niektóre tylko urosły Mars Lub WenusAle inne nadal rosły, tworząc gigantyczne ciała skaliste o masie do 10 razy większej od masy Ziemi.
Gdy już uzyskali tak masywną masę, grawitacja była wystarczająco silna, aby rozpocząć wymiatanie dużych połaci gazu z dysku protoplanetarnego. To, ile gazu kradną i ile urosną, zależy od ich grawitacji i ilości dostępnego gazu.
Ale ostatecznie w naszym Układzie Słonecznym pozostały cztery gazowe olbrzymy – Jowisz I SaturnI chłodniejsze „lodowe giganty”. Uran I Neptun. NASA Junona Misja do Jowisza pomogła znaleźć dowody potwierdzające model akrecji jądra poprzez wykrycie grawitacji dużego, ale rozproszonego skalistego jądra o masie około dziesięciokrotnie większej od masy Ziemi w centrum Jowisza.
Tworzenie światów gazowych od góry do dołu
W modelu top-down światy gazowe powstają bezpośrednio z masy gazu zapadniętego w mgławicę, tak jak robią to gwiazdy. Istnieje jednak minimalna masa, jaką może wytworzyć ten proces.
Kiedy duża masa gazu kurczy się pod wpływem własnej grawitacji, nagrzewa się, ponieważ gaz jest upakowany w mniejszą, a zatem gęstszą objętość. Ale gdy gaz jest ciepły, chce się rozszerzać, więc aby kontynuować kurczenie się, masa gazu musi wypromieniować nadmiar ciepła. W rezultacie często widzimy zapadające się obłoki gazu świecące w podczerwieni.
Istnieje jednak czynnik ograniczający zwany „limitem nieprzezroczystości segmentacji”.
„Promieniowanie wystarczającej ilości ciepła, aby gaz mógł się ochłodzić i dalej zapadać, zależy od nieprzezroczystości, temperatury i gęstości pyłu, a proces ten staje się znacznie mniej wydajny w przypadku mniejszych obiektów do punktu, w którym wynosi około 3 mas Jowisza”. „Nie może wypromieniowywać wystarczającej ilości ciepła, aby dalej się zapadać” – powiedział w wywiadzie Sam Pearson z Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Im mniejsza objętość, tym bardziej skoncentrowany i nieprzezroczysty staje się pył, a proces wypromieniowywania nadmiaru ciepła powstałego w wyniku skurczu grawitacyjnego staje się coraz bardziej nieefektywny. Zatem w procesie odgórnym nie mogą powstać nic mniejsze niż 3 bloki Jowisza.
Dlaczego Układ Słoneczny nie ma księżyców gazowych?
Podobnie jak ich planety macierzyste, większość księżyców w naszym Układzie Słonecznym powstała w wyniku oddolnego procesu akrecji jąder w dyski z resztek materiału otaczającego ich planety macierzyste. Ponieważ planety zgromadziły już większość dostępnego materiału, nie wystarczyło ono do uformowania księżyca na tyle masywnego, aby miał wystarczającą grawitację, aby pomieścić dużo gazu. Tak naprawdę tylko jeden księżyc w Układzie Słonecznym posiada atmosferę i jest to największy księżyc Saturna tytan.
Podobnie proces odgórny nie mógłby nastąpić, ponieważ nie było wystarczającej ilości gazu, a gdyby do niego doszło, byłby to zdecydowanie największy świat w Układzie Słonecznym.
Dziwne księżyce
Dlatego nie możemy uformować gazowych księżyców za pomocą dwóch bardziej konwencjonalnych procesów wytwarzania gazowych światów. Istnieje jednak wiele anomalii w Układzie Słonecznym, które powstały w inny sposób.
W przypadku Ziemi Księżyc prawdopodobnie powstał z materiału uwolnionego z Ziemi po A Gigantyczne zderzenie Rozmiar Marsa Protoplaneta. Odłamki te utworzyły pierścień, który w wyniku akrecji jądra uformował ziemski księżyc. Czy zderzenie z gazową planetą-olbrzymem mogłoby wyrzucić wystarczającą ilość gazu, aby utworzyć gazowy księżyc?
Niestety nie. „Planety skaliste mogą powodować takie skutki, ale pamiętaj, kiedy jest to kometa Szewc – Levi 9 Uderzenie Jowisza [in 1994]? „Całkowicie zniknęło. Gazowe giganty jedzą wszystko” – powiedział Space.com Jesse Christiansen z Kalifornijskiego Instytutu Technologii.
Wszystko, co zderza się z gazowym olbrzymem, zostaje w nim osadzone i staje się jego częścią, zamiast wyrzucać śmieci w przestrzeń kosmiczną.
Kolejną osobliwością są uchwycone księżyce. Na przykład Mars Dwa księżyce Fobos I Deimos Zostali aresztowani Asteroidy. Zewnętrzny księżyc Saturna, Phoebe, to przechwycone ciało kometarne, a księżyc Neptuna, Tryton, to przechwycone ciało kometarne Pas Kuipera Bramka. Nie uformowały się wokół planety, uformowały się same w przestrzeni, a następnie zbliżyły się zbyt blisko i zostały złapane przez grawitację planety.
Nasuwa się pytanie: czy mniejsza planeta gazowa może zostać przechwycona przez większą planetę gazową? Przecież światy gazowe mogą mieć masę nawet dwunastokrotnie większą od Jowisza, więc w zasadzie łatwo mogłyby zderzyć się np. ze światem gazowym o masie Neptuna.
Egzogenne księżyce gazowe
I wygląda na to, że rzeczywiście mogą! „Wokół gigantycznych egzoplanet mogą znajdować się księżyce wielkości Neptuna” – powiedział Christiansen.
Kandydaci na egzoksiężyce zostali wspomniani na początku tego artykułu – Keplera 1625b-i I Keplera 1708b-i -Oba są same w sobie gazowymi olbrzymami, ale wydają się być podporządkowane większym gazowym olbrzymom.
„Potwierdzę, że obaj są kandydatami” – powiedział Christiansen. „Widzimy w danych coś, co jest zgodne z Księżycem, ale są też inne rzeczy, które mogą to wyjaśnić”.
Zakładając, że jest to księżyc prawdziwy, Kepler 1625b-i ma masę 19 razy większą od masy Ziemi (około 6% masy Jowisza), co oznacza, że ma masę podobną do Neptuna, a także towarzyszącą mu planetę gazową 30 razy większą od masy i średnicy Ziemi. Połowa tego co Jowisz.
Kepler-1708b-i jest prawdopodobnie mniej masywny niż Kepler-1625b-i, ma średnicę około pięciokrotnie większą od Ziemi (około połowy średnicy Keplera-1625b-i) i krąży wokół gigantycznej planety 4,6 razy większej od Jowisza.
„Podważają wiele teorii” – powiedział Christiansen. „Trudno zrozumieć, jak tak się uformowały, więc musiały zostać złapane”.
Charakter uchwyconych obiektów upodabniałby je w zasadzie do księżyców uchwyconych w naszym Układzie Słonecznym. Mogły powstać niczym planety z akreujących jąder dysku, a następnie zostać przechwycone podczas migracji w kierunku swojej gwiazdy.
Migracja wydaje się być powszechnym procesem w młodych układach planetarnych. W ten sposób astronomowie wyjaśniają „gorące Jowisze”, gazowe olbrzymy, które znajdują się bardzo blisko swojej gwiazdy, ale prawdopodobnie powstały tak blisko. W przypadku egzoksiężyców Kepler 1625b-i i 1708b-i podczas migracji zostały one złapane przez większe planety znajdujące się przed nimi.
Jednak pomimo tego wszystkiego prawdopodobnie nie są to prawdziwe księżyce! Zamiast tego oba są prawdopodobnymi przykładami planet podwójnych, a nie egzoksiężyców. Podwójna planeta ma miejsce, gdy oba światy krążą wokół wspólnego środka masy w przestrzeni między nimi, zamiast jednego krążącego wokół drugiego. W naszym Układzie Słonecznym mamy podwójną planetę w postaci planety Pluton I jego największy przyjaciel Sharon.
Istnieją więc pewnego rodzaju księżyce gazowe, ale aby je stworzyć, natura musi oszukać!
„Kawioholik. Fanatyk alkoholu na całe życie. Typowy ekspert podróży. Skłonny do napadów apatii. Internetowy pionier”.
More Stories
Metan marsjański wprawia naukowców w zakłopotanie: zaskakujące odkrycie łazika Curiosity
NASA nadal nie rozumie pierwotnej przyczyny problemu z osłoną termiczną Oriona
Bezprecedensowe odkrycie meteorytu rzuca wyzwanie modelom astrofizycznym