gov-civil-vilareal.pt달에도 달이 있을 수 있나요? 예! 글쎄, 가끔.
>나는 우주에 대해 궁금한 사람들로부터 많은 질문을 받습니다. 그들 중 일부는 다른 것보다 더 일반적입니다. 블랙홀은 실재하는가? (예.) 외계인과 비행접시를 믿습니까? ( 예, 아니요. )
또 다른 하나는 내가 나 자신에 대해 궁금해 한 것입니다. 달에 달이있을 수 있습니까?
이 문제는 최근 두 가지 이유로 제기되었습니다. 하나는 최근 외계 행성을 도는 달의 발견 가능성입니다. 다른 하나는 한 쌍의 천문학자 Juna Kollmeier와 Sean Raymond가 이 모든 것에 대해 꽤 흥미로운 계산을 하는 논문 달이 정말로 자신의 달을 가질 수 있는지 확인하기 위해.
아이러니하게도 말 그대로 이 논문이 나오기 며칠 전, 나는 그것에 대해서도 추측했다. :
중학교 영화는 얼마야
그 스레드에서 몇 가지 개념에 대해 간략하게 설명하지만 여기에는 더 많은 것이 있습니다. 살펴보겠습니다.
달이 달을 가질 수 있습니까? 이에 대한 쉬운 답과 더 복잡한(그러나 여전히 멋진) 답이 있습니다. 쉬운 것은: 그렇습니다! 그리고 당신이 그것에 대해 올바른 방식으로 생각했다면 당신은 이미 이것을 알고 있었습니다. 결국, 여러 아폴로 임무가 달 궤도를 돌았고 우리도 그렇게 한 다른 탐사선이 있습니다. 달 정찰 궤도선 (제 말은, 바로 거기에 이름이 있습니다.)
그러나 그것은 정말로 당신이 의미하는 바가 아닙니다. 그렇지 않습니까? 당신은 알고 싶어 자연스러운 달은 다른 달을 돌 수 있습니다.
그에 대한 대답은 다릅니다. 그것은: 네! 그러나 만 때때로 . 그리고 우리는 한 번도 본 적이 없습니다. 적어도 아직까지는 아닙니다.
첫째, 달이란 무엇인가? 간단히 말해서, 행성을 도는 물체입니다(행성이 무엇입니까? 음, 정의하기 어렵고 IMO는 그다지 중요하지 않습니다). 따라서 행성은 별(보통 )을 공전하고 달은 행성을 공전합니다.
그렇다면 달은 어떤 궤도를 도는 것일까요? 약간의 토론이 있었습니다 그런 걸 뭐라고 불러야 하는지, 문문을 좋아하는 사람도 있지만 나는 신경 쓰지 않습니다. 어리석기 때문이 아닙니다. 하늘은 우리가 많은 것을 알고 있다는 것을 알고 있습니다. 어리석은 이름 우주에 있는 사물의 클래스에 대해 — 하지만 말하기 어렵고 가능한 설명적이지 않기 때문입니다.
저는 서브문을 선호합니다. 말하기 쉽고 의미가 명확합니다*.
그래서, 서브문. 그것은 그들이 ~ 할 수있다 존재하지만 특정 조건에서만 가능합니다. 그러기 위해서는 중력에 대해 이야기해야 합니다.
천사의 숫자와 의미 pdf
1998년 NEAR-Shoemaker 우주선이 소행성 에로스(Eros)와 랑데뷰하는 도중에 본 지구와 달. 신용 거래: NEAR 우주선 팀, JHUAPL, NASA
예를 들어 지구와 달을 보세요. 지구는 달보다 약 80배 더 무겁습니다. 즉, 달 주위의 넓은 궤도에 무언가를 올려 놓으면 지구의 중력이 달을 잡아 당기기에 충분할 수 있음을 의미합니다. 서브문은 달을 공전하는 거리가 멀수록 지구에 더 많은 영향을 미칩니다. 지구가 단순히 궤도에서 벗어나지 않더라도 지구의 중력은 교란 그것, 미묘하게 궤도를 변경합니다. 그런 다음 달과 지구 사이를 지날 때마다 궤도가 조금씩 바뀝니다. 그것들이 합쳐지면 결국 서브문은 사라지거나 우주로 튕겨져 나가거나 달이나 지구에 충돌하게 됩니다.
물리학과 수학을 사용하여 이 효과를 모델링할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그렇게 하면 달 주위에 달의 영향이 행성의 영향보다 훨씬 더 강한 볼륨이 있고 서브문은 안정적일 수 있다는 것을 알게 됩니다. 수학은 동일합니다). 이 공간의 부피를 언덕 구 .†
달의 언덕 구의 크기는 궤도를 도는 행성의 질량, 달의 질량, 행성이 달에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지의 세 가지 요소에 따라 달라집니다. 이것은 의미가 있습니다. 더 무거운 달은 서브문을 더 잘 붙잡을 수 있지만 더 무거운 행성은 그것을 더 어렵게 만듭니다. 그리고 당신이 당신의 행성에 너무 가까우면, 그것은 서브문을 제거합니다.
수학은 그렇게 어렵지 않습니다. 예를 들어, 지구와 태양을 사용하면 Earth's Hill 구가 반지름이 약 150만km이며 달의 거리인 385,000km를 훨씬 능가합니다.
흥미롭게도 달의 언덕 구는 중심에서 약 58,000km(또는 반지름을 고려하면 표면에서 약 56,000km) 떨어져 있습니다. 꽤 크네요! 예, 달은 서브문을 가질 수 있습니다.
까다롭게 말하면, 당신이 달의 힐 구 안에 있더라도 행성의 중력은 여전히 당신을 찌르고 자극하여 시간이 지남에 따라 당신을 불안정하게 만들 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 계산하기 어렵지만 적절한 추정치는 힐 구 반경의 절반 내에 있으면 오랜 시간(예: 수십억 년) 동안 안정적이라는 것입니다. 따라서 달의 경우 표면에서 28,000km 미만입니다.
하지만 너무 걸리면 문제가 닫기 그것도 달로. 내 말은, 분명히, 당신은 궤도를 도는 달 표면 밖에 있어야 합니다. 그렇지 않으면 카포 . 타격. 하지만 역시 문제는 조수 .
간단히 말해서 조수는 중력의 영향입니다. 중력은 거리에 따라 약해지기 때문에 더 큰 물체에 가까운 큰 물체는 너비에 따라 다른 양의 중력을 느낍니다. 그 차이가 너무 커지면 물체가 찢어질 수 있습니다!
발생하는 이 거리를 로슈 리미트 . 그것은 두 물체의 질량과 더 작은 물체의 크기를 포함하여 많은 것에 달려 있습니다. 두 개체의 비율을 기반으로 계산할 수도 있습니다. 밀도 그리고 크기 더 큰 하나. 그러나 결국, 그것은 부모 위성에 비해 너무 크고 가까운 서브문을 얻을 수 없다는 것을 의미합니다. 그렇지 않으면 부서질 것입니다.
이제 마지막으로 다음을 살펴볼 수 있습니다. 발견된 것 이것을 조사하고 계산을 한 천문학자에 의해. 그들은 매우 구체적인 질문을 던졌습니다. 우리 태양계에서 달을 도는 서브문을 얻을 수 있고 태양계의 수명인 46억 년 동안 궤도를 안정적으로 유지할 수 있습니까?
태양계의 어떤 위성이 서브문을 가질 수 있는지 보여주는 그래프. x축은 행성에서 달까지의 거리이고 y축은 달의 크기입니다. 회색 지역은 10km의 서브문(submoon)이 안정될 수 있는 곳입니다. 다른 선은 다른 크기를 나타냅니다. 신용 거래: Kollmeir와 Raymond에서 각색
태양계의 많은 위성이 적당한 크기(예: 10km)의 서브문을 수용할 수 있는 것은 아니라는 것이 밝혀졌습니다. 일부의 경우 Hill 구가 달 내부에 있거나(예: 질량이 매우 작은 달이 거대한 행성 가까이에서 공전하는 경우) 또는 너무 작아서 안정적인 궤도를 유지할 수 없습니다.
그러나 그들은 여러 개를 찾았고 그 목록은 흥미롭습니다. 우리의 달(위에서 보여드린 것에서 알 수 있음), 토성의 위성 타이탄과 이아페투스, 목성의 위성 칼리스토 . 타이탄은 거대해서 토성에 대항할 수 있는 반면, 이아페투스와 칼리스토는 행성에서 충분히 떨어져 있어 언덕 구체가 상당히 큽니다. 우리의 달은 두 가지 이유가 혼합되어 있습니다.
Iapetus는 토성의 위성이며 적도 주위를 도는 매우 기이한 산등성이를 가지고 있습니다. 신용 거래: Cassini 이미징 팀, SSI, JPL, ESA, NASA
내가 그들의 신문에서 그 부분을 읽자 마자 내 목 뒤의 머리카락이 일어섰다. Iapetus는 적도에서 달의 둘레를 말 그대로 쭉 뻗은 거대한 산등성이를 가지고 있습니다. 그것이 어떻게 형성되었는지는 알려져 있지 않지만, 그것은 산산이 부서진 더 작은 물체와 느린 속도로 충돌했을 때였을 것입니다. 파편은 달을 둘러싸고 적도를 따라 붕괴되었습니다. 가장 쉬운 방법은 Iapetus에 작은 위성이 있고 결국 토성의 영향(및/또는 행성을 도는 다른 위성의 영향)으로 인해 Iapetus에 너무 가까워지는 것입니다. 그런 다음 Roche가 인수했습니다.
흠흠. 증거는 아니지만 흥미로운 것은 확실합니다.
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따라서 달이 서브문을 가질 가능성은 확실히 있습니다. 멋있는! 그러나 그렇다면 왜 우리는 아무것도 보지 않습니까?
글쎄요, 우선, 일부는 너무 작아서 잘 보이지 않을 수 있습니다. 예를 들어 지름이 10미터인 물체는 우리의 궤도를 도는 것을 발견하기가 꽤 어려울 것입니다. 소유하다 문, 타이탄은 말할 것도 없고요. 그러나 우리는 확실히 더 큰 것을 보지 못합니다. ~해야한다 볼 수 있고 흥미롭습니다.
문제는 처음부터 달과 행성과 함께 형성하는 것이 불가능하다는 것입니다. 아기 별 주위를 소용돌이 치는 가스와 먼지 원반은 너무 혼란스러워서 서브문이 쉽게 응결할 수 없습니다. 그것의 가능한 소행성을 포착해 서브문으로 만드는 것은 매우 어렵고 드문 일입니다.
즉, 달 주변에 서브문이 안정되어 있는 지역이 있지만 애초에 그 지역에서 서브문을 얻기가 너무 어려울 수 있습니다.
하지만 더 있습니다. 시간이 지남에 따라 행성의 조수는 달의 궤도에 영향을 미칩니다. 세부 사항은 복잡하지만 예를 들어 우리의 달은 아마도 지구와 매우 가깝게 형성되었을 것이며 수십억 년에 걸쳐 현재 거리로 멀어졌습니다. 매년 약 4센티미터씩 줄어들고 있습니다.
그것이 지구에 정말로 가까웠을 때, Moon's Hill 구체는 심지어 달 내부에서도 매우 작았을 것입니다. 그렇다면 서브문은 형성되지 않았을 것이다! 상당한 힐 구를 가질 수 있을 만큼 지구에서 충분히 멀어졌을 때는 너무 늦었습니다.
토성과 목성의 경우, 그 행성을 도는 다른 위성들은 꽤 큽니다(타이탄과 가니메데는 모두 수성 크기입니다!). 그들은 서브문에도 영향을 주어 불안정하게 만들 수 있습니다. 이것이 우리가 태양계에서 서브문을 볼 수 없는 이유일 수 있습니다.
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그러나 그것이 그들이 존재하지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다! 연구 논문에서 Kollmeier와 Raymond는 가능한 엑소문 Kepler-1625b-I가 적당한 크기(그리고 Raymond 블로그 게시물에서도 이에 대해 이야기합니다) . 다른 항성계에서도 이런 일이 일어날 수 있는 상황을 상상하는 것은 어렵지 않습니다.
얼마나 시적인가! 외계 행성에 의해 도는 외계 별, 외계 달에 의해 도는 외계 별은 훨씬 작지만 아마도 실질적인 외계 서브문으로 둘러싸여 있습니다. 여기에 그런 것이 없다는 것이 너무 아쉽지만 큰 우주입니다.
그리고 생각해보면 재미있는 것.
Sean Raymond와 주나 콜마이어 서브문 안정성에 대한 몇 가지 질문에 대한 열정적인 도움에 감사드립니다.
* 이전에 그 Twitter 스레드에서 나는 moonmoon을 사용한 죄를 지었습니다(실제로는 exomoonmoon을 사용하지만). 하지만 그것은 트위터를 위한 것이었습니다. 여기 블로그에서와는 반대로 저는 가끔 제 자신을 바보로 만들었습니다. 그것은 위엄에 지나지 않는다 .
† 나는 기술적으로 달이 지구를 공전하지 않는다는 일부 사람들의 주장과 관련하여 전에 그것에 대해 쓴 적이 있습니다. 그렇습니다 ) , 그리고 또한 관련하여 명왕성이 행성인지 아닌지 .
