Могут ли две звезды двигаться по подковообразной орбите вокруг гораздо большей звезды?

Я читал о том, что у Сатурна есть две луны, Янус и Эпиметей, которые меняются орбитами раз в четыре года. Может ли нечто подобное произойти в гораздо большем масштабе, но со звездами вместо планет и лун? Допустим, у вас есть большая массивная звезда с двумя красными карликами, вращающимися вокруг нее. Могут ли эти два красных карлика попасть на подковообразную орбиту, регулярно меняя орбиты каждые несколько лет или около того?

подробнее о подковообразных орбитах

Это восхитительно! Я не знал, что Янус и Эпиметей делают это. Очень интересный вопрос.
Могу ли я визуализировать это в Селестии? У меня проблемы с пониманием картинок. Из чего состоит свопинг? Изменение радиуса орбиты?
@Alchimista «обмен» не отображается в ссылке. Возможно, это плохой выбор слов. Две луны движутся примерно по одной и той же орбите. Представьте сначала, что они расположены друг напротив друга и оба вращаются вокруг Сатурна. Один медленно дрейфует назад, в то время как другой продвигается вперед, пока не будет казаться, что он находится «перед» другим. Затем тот, кто впереди, ускоряется, тот, кто «позади», замедляется, они проходят через момент, когда они находятся друг напротив друга, и продолжают идти до тех пор, пока тот, кто раньше был «впереди», теперь не оказывается «позади». Если вы зададите отдельный вопрос о том, как они двигаются, это позволит получить лучший ответ.
@uhoh спасибо за объяснение. Я посмотрю в Селестии, так как я подозреваю, что два спутника там обрабатываются :)
Я (вроде) разработал ответ на этот вопрос, но он уродлив. Обсуждение публикации, потому что это довольно сыро, но я буду, если никто не ответит. Короче говоря, две звезды проходят мимо друг друга каждые несколько лет — это невозможно. Природа подковообразной орбиты требует, чтобы орбиты были близкими, а поскольку они близки, орбитальная скорость также близка, поэтому одной звезде потребуется много времени, чтобы догнать другую. Они поменяются местами после сотен или даже тысяч оборотов, что означает столетия или тысячелетия. Кроме временных рамок, я не вижу причин, по которым это было бы невозможно. Маловероятно, но возможно.
Янус и Эпиметий, например, находятся так близко к Сатурну, что совершают оборот вокруг планеты менее чем за сутки, и Янусу требуется около 2000 оборотов (около 4 лет), чтобы догнать Эпиметия или наоборот, чтобы они переключились . Они также точно не меняются местами, поскольку Янус более массивен, они как бы движутся по теоретической барицентрической орбите между собой, но ближе к Янусу. Эпиметий перемещается примерно на 3,6 км на каждый 1 км движения Януса из-за сохранения импульса.
@uhoh Теперь я понимаю, что означает обмен. У меня проблемы с характером подковы. Как мне посмотреть, чтобы увидеть это? В цифрах вроде бы они иногда идут ретроградно. В качестве альтернативы, если смотреть с вращающейся планеты, я НЕ понимаю, почему они должны появляться в эмициклах, суммирующихся до 360 °, а не перекрываться.
@Alchimista в задачах с тремя телами обычно переключаются на вращающуюся систему отсчета. Если вы посмотрите на две луны в кадре, который вращается с постоянной постоянной скоростью, то относительно этого вращения одна луна может медленно двигаться вперед, а другая медленно назад, но это не то, что происходит в невращающейся системе координат. Думайте об этом (немного) как о видео автомобильной гонки, снятом самолетом, движущимся со средней скоростью всех автомобилей. В этом кадре некоторые автомобили обязательно будут дрейфовать назад, когда другие движутся вперед.

Ответы (1)

Да, это возможно, однако такие орбиты, скорее всего, будут неустойчивыми.

Например в газете

Чук, Матия, Дуглас П. Гамильтон и Мэтью Дж. Холман. Долговременная стабильность подковообразных орбит. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества 426.4 (2012 г.): 3051-3056. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21964.x

было обнаружено, что если масса второго тела становится больше 1/1200 массы первого тела, подковообразные орбиты становятся неустойчивыми. (Предполагалось, что третье тело имеет пренебрежимо малую массу).

Ненулевая масса третьего тела недавно исследовалась в диссертации:

Баладжи, Бхаскаран. Отношения масс в звездных тройных системах, допускающих подковообразные орбиты . Дисс. Массачусетский технологический институт, 2016. Аннотация , pdf

и было обнаружено, что в дополнение к ограничению Ćuk et al. ненулевая масса третьего тела еще больше снижает устойчивость таких систем, так что время жизни подковообразной орбиты т ∝ м 3 − 1 .

Для звезд только соединение более массивных гигантов с более легкими красными карликами удовлетворяло бы первому ограничению, и тогда третья звезда никогда не имела бы «незначительную» массу, можно было бы заключить, что подковообразные орбиты, когда все три тела являются звездами, всегда нестабильны. А для больших масс меньших звезд время жизни таких орбит было бы слишком коротким, чтобы ожидать таких орбит в наших окрестностях.

Однако, вероятно, можно было бы иметь стабильные подковообразные орбиты двух звезд (скажем, голубого гиганта и красного карлика) и планеты.

«Однако, вероятно, было бы возможно иметь стабильные подковообразные орбиты двух звезд (скажем, голубого гиганта и красного карлика) и планеты». Это была бы интересная система для планеты.
Могут ли две звезды двигаться по подковообразной орбите вокруг гораздо большей звезды?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v