Снимки похожих на Землю лун вокруг газовых гигантов

Я не уверен, где вы ищете, но сначала посмотрите здесь: https://www.reddit.com/r/askscience/comments/23a96x/could_an_earth_sized_object_orbit_jupiter/

Ответ - да; любые два объекта могут вращаться вокруг друг друга, включая Землю и Юпитер.

Вы должны быть обеспокоены Пределом Роша , который говорит вам, как далеко они должны быть друг от друга, чтобы сделать это.

И имейте в виду, что гравитация работает в обоих направлениях, даже для меньших объектов: Земля притягивается во вращение нашей Луной точно так же, как наша Луна притягивается во вращение Землей: Луна приводит в движение не только приливы, но центр Земли движется маленькими кругами из-за Луны.

Таким образом, планеты с одинаковой массой будут вращаться друг вокруг друга. Но масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли, а масса самой массивной из известных планет во Вселенной примерно в 30 раз больше массы Юпитера. (FWIW наша Земля в 81 раз больше нашей Луны).

Найдите предел Роша; это также должно сказать вам, какой должна быть ваша минимальная орбита вокруг вашей большой планеты (но фактическая орбита может быть в тысячи раз больше).

Рош Лимит говорит, что Земля не может быть ближе, чем на 67 000 миль к Юпитеру, не расколовшись. Однако ваша планета может быть намного дальше, наша Луна примерно в 40 раз превышает предел твердого тела Роша от Земли. Но это означает, что вы можете разместить его где угодно; он не обязательно должен быть очень далеко от газового гиганта. Если вы хотите, чтобы ваша планета нагревалась приливами (и множеством землетрясений), поставьте ее рядом; если ваша планета прогрета иначе и вы хотите, чтобы ей было спокойнее; Я бы держал его на расстоянии не менее двадцати единиц Роша, скажем, в 1,4 миллиона миль от Юпитера.

Лучше иметь обитаемую луну , чем захваченную терру. Одним из сценариев может быть массивная луна, которая мигрирует к своей планете, а планета мигрирует к своему солнцу . Миграция объясняется всеобщим «сжатием», поэтому она постоянна, и нет необходимости в невероятных ловчих перчатках или бильярдной физике.

Проблема в том, что ваш газовый гигант и планета-терра не образовались в одной и той же части Солнечной системы. Текущее мнение состоит в том, что определяющая линия инея образовалась, когда солнечная туманность сформировалась в планеты . В пределах линии инея вы получаете каменистые планеты земной группы, за ней находятся газовые и ледяные гиганты.

Возможна мигрирующая терра-планета, сбитая со своей орбиты столкновением с другой планетой, но чтобы впоследствии газовый гигант осторожно вытащил ее на стабильную орбиту, это маловероятно — это все равно, что сбить бейсбольный мяч на 10 000 миль, чтобы аккуратно приземлиться перчаткой ловца. Вероятно, вы не хотите, чтобы ваша планета находилась во внешней части Солнечной системы, даже если она сможет удерживать свою атмосферу во время космического бильярда.

Мигрирующий газовый гигант правдоподобен, потому что он мог бы легко мигрировать к солнцу , но тогда что заставило его прекратить мигрировать — если предположить, что ваша терра-планета не втянута в смертельную спираль? Ответом был бы еще один, еще более крупный газовый гигант на резонансной орбите , но опять же это стечение обстоятельств кажется невероятным космическим бильярдом, включающим теперь три планеты.

Резонансные орбиты неустойчивы, они не столько «устанавливают» объект в устойчивую канавку, сколько отбрасывают другие тела. Планета определяется тем, как она очищает свою орбиту от всех других объектов (соотношение резонансов 1:1), а Юпитер теоретически был большим ребенком, который выбросил все игрушки из коляски . Когда ваш газовый гигант приблизится к внутренней системе, он отправит вашу терра-планету за пределы Солнечной системы задолго до того, как она подойдет достаточно близко, чтобы ее можно было захватить.

Быть захваченным планетой-изгоем также кажется невозможным, изгой прорвется через Солнечную систему на космической скорости. Это тоже не заденет планету.

Пригодная для жизни луна — единственный разумный способ получить что-то стабильное.

Мои исследования говорят мне, что спутник вокруг газового гиганта вряд ли будет больше, чем 1:10 000 массы своего родителя.

Теоретический предел массы между планетой и коричневым карликом составляет около 13 масс Юпитера, или примерно в 4131,4 раза больше массы Земли. Таким образом, если Луна может быть не более чем в 0,0001 раза массивнее газового гиганта, она может иметь массу не более 0,41314 массы Земли.

Юпитер имеет массу 317,8 массы Земли. Его самый массивный спутник, Ганимед, имеет массу 0,025 массы Земли. Таким образом, масса Юпитера в 12 712 раз больше массы его самого массивного спутника.

Сатурн имеет массу 95,159 массы Земли. Его самый массивный спутник, Титан, имеет массу 0,0225 Земли. Таким образом, масса Сатурна в 4229,28 раза больше массы его самого массивного спутника.

Уран имеет массу 14,536 массы Земли. Его самый массивный спутник, Титания, имеет массу 0,0005908 массы Земли. Таким образом, масса Урана в 44 603,926 раз превышает массу его самого массивного спутника.

Нептун имеет массу 17,147 массы Земли. Его самый массивный спутник, Тритон, имеет массу 0,00359 массы Земли. Таким образом, масса Нептуна в 4776,3231 раза больше массы его самого массивного спутника.

Таким образом, согласно примерам газовых планет-гигантов в нашей Солнечной системе, луна с массой Земли могла бы вращаться вокруг газовой планеты-гиганта с массой в 4 229,28 или 4 776,3231 массы Земли, что было бы в 13,307992 или 15,029336 раз больше массы Земли. масса Юпитера. Это было бы немного выше теоретического нижнего предела массы коричневого карлика.

Самый большой и массивный спутник Солнечной системы, Ганимед, имеет радиус всего ≈0,4R⊕ (R⊕ — радиус Земли) и массу ≈0,025M⊕. Вопрос о том, могли ли вокруг внесолнечных планет образоваться гораздо более массивные спутники, является активной областью исследований. Кануп и Уорд (2006) показали, что массы лун, образовавшихся в околопланетных дисках планет-гигантов, в ≲10–4 раз превышают массу планеты.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Canup RM Ward WR Общее масштабирование массы для спутниковых систем газообразных планет. Природа. 2006; 441:834–839. [В паблике]

Ограниченное по массе формирование на месте становится критическим для экзолун вокруг планет в IHZ звезд с малой массой из-за отсутствия наблюдений за такими планетами-гигантами. Прекрасное исследование формирования спутниковых систем Юпитера и Сатурна дано Sasaki et al. (2010), которые показали, что спутники размером с Ио, Европу, Ганимед, Каллисто и Титан должны формироваться вокруг большинства газовых гигантов. Более того, согласно их Рис. 5 и личному общению с Таканори Сасаки, возможно образование спутников марсианской или даже земной массы вокруг планет-гигантов. В зависимости от того, аккрецирует ли планета достаточно массы, чтобы открыть брешь в протозвездном диске, эти спутниковые системы, вероятно, будут множественными и резонансными (как в случае Юпитера) или будут содержать только одну большую луну (см. Сатурн). Огихара и Ида (2012) расширили эти исследования, чтобы объяснить градиент состава спутников Юпитера. Их результаты объясняют, почему луны, богатые водой, находятся дальше от своей гигантской планеты-хозяина, и подразумевают, что захват орбитальных резонансов 2:1 должен быть обычным явлением. Пути выхода из тупика недостаточной спутниковой массы — это гравитационный захват массивных спутников (Debes and Sigurdsson, 2007; Porter and Grundy, 2011; Quarles et al., 2012), который, по-видимому, сработал для Тритона вокруг Нептуна (Goldreich et al. ., 1989; Агнор и Гамильтон, 2006); захват троянцев (Eberle et al., 2011); газовое торможение в первичных околопланетных оболочках (Pollack et al., 1979); захват с вытягиванием вниз, выводящий временные спутники или тела вблизи точек Лагранжа на стабильные орбиты (Heppenheimer and Porco, 1977; Jewitt and Haghighipour, 2007); слияние лун (Mosqueira and Estrada, 2003); и воздействия на планеты земной группы (Canup, 2004; Withers and Barnes, 2010; Elser et al., 2011). Такие спутники будут соответствовать спутникам неправильной формы в Солнечной системе, в отличие от обычных спутников, которые формируются на месте. Неправильные спутники часто следуют дальним, наклонным и часто эксцентричным или даже ретроградным орбитам вокруг своей планеты (Carruba et al., 2002). На данный момент мы предполагаем, что внесолнечные спутники с массой Земли — правильные или неправильные — существуют. и часто эксцентрические или даже ретроградные орбиты вокруг своей планеты (Carruba et al., 2002). На данный момент мы предполагаем, что внесолнечные спутники с массой Земли — правильные или неправильные — существуют. и часто эксцентрические или даже ретроградные орбиты вокруг своей планеты (Carruba et al., 2002). На данный момент мы предполагаем, что внесолнечные спутники с массой Земли — правильные или неправильные — существуют.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Сасаки Т. Стюарт Г. Р. Ида С. Происхождение различных архитектур юпитерианских спутниковых систем Сатурна. Astrophys J. 2010; 714: 1052–1064.

Огихара М. Ида С. Моделирование образования спутников вокруг планет-гигантов с помощью N тел: происхождение орбитальной конфигурации галилеевых спутников. Astrophys J. 2012; 753 doi: 10.1088/0004-637X/753/1/60.

Масса Тритона в 2,0936 раза больше массы луны, образовавшейся на околопланетном диске Нептуна, согласно Канупу и Уорду. Считается, что Тритон был захвачен Нептуном.

Масса Титана в 2,3644 раза больше массы луны, образовавшейся на околопланетном диске Сатурна, согласно Канупу и Уорду. Таким образом, Титан должен был приобрести свою массу в результате одного или нескольких процессов, предложенных для того, чтобы спутники могли превысить предел массы, постулированный Канупом и Уордом.

Но почему газовые гиганты и их спутники являются единственными моделями спутниковых систем газовых гигантов?

Масса Земли в 81,300813 раз больше массы Луны. Используя систему Земля-Луна в качестве модели, луна с массой Земли могла бы вращаться вокруг газовой планеты-гиганта с массой в 81,300813 раз больше массы Земли, менее массивной, чем Сатурн.

Карликовая планета Плутон имеет массу, в 8,1967 раз превышающую массу ее крупнейшего спутника Харона. Используя систему Плутон-Харон в качестве модели, луна с массой Земли могла бы вращаться вокруг газовой планеты-гиганта с массой в 8,1967 раз больше массы Земли, менее массивной, чем Уран.