gov-civil-vilareal.ptLes lunes peuvent-elles avoir des lunes ? Oui! Eh bien, parfois.
>Des personnes curieuses de l'Univers me posent beaucoup de questions. Certains d'entre eux sont plus fréquents que d'autres. Les trous noirs sont-ils réels ? (Oui.) Est-ce que je crois aux extraterrestres et aux soucoupes volantes ? ( Oui et non. )
Une autre question sur laquelle je me suis posé la question est la suivante : les lunes peuvent-elles avoir des lunes ?
Le problème est apparu récemment pour deux raisons : l'une est la récente découverte possible d'une lune en orbite autour d'une exoplanète. L'autre est qu'une paire d'astronomes, Juna Kollmeier et Sean Raymond, ont un papier faisant des calculs assez intéressants sur tout ça pour voir si une lune peut vraiment avoir sa propre lune.
Ironiquement, littéralement quelques jours avant la sortie de cet article, j'ai spéculé là-dessus aussi :
Dans ce fil, je passe brièvement en revue certains des concepts, mais il se passe beaucoup plus de choses ici. Jetons donc un coup d'œil.
Une lune peut-elle avoir une lune ? Il s'avère qu'il y a une réponse facile à cela, et une plus compliquée (mais toujours cool). Le plus simple est : Oui ! Et vous le saviez déjà, si vous y réfléchissiez correctement. Après tout, plusieurs missions Apollo ont mis en orbite autour de la Lune, et nous avons d'autres sondes qui l'ont fait aussi, comme la merveilleuse Orbiteur de reconnaissance lunaire (Je veux dire, allez, c'est juste là dans le nom).
Mais ce n'est pas vraiment ce que tu veux dire, n'est-ce pas ? Vous voulez savoir si un Naturel la lune peut orbiter autour d'une autre lune.
La réponse à cela est différente. C'est : oui ! Mais, seulement quelquefois . Et nous n'en avons jamais vu. Au moins pas encore.
4444 nombres d'anges
D'abord, qu'est-ce qu'une lune ? En termes simples, c'est un objet qui orbite autour d'une planète (qu'est-ce qu'une planète ? Eh bien, c'est plus difficile à définir, et aussi l'OMI n'est pas très important). Ainsi, une planète est en orbite autour d'une étoile (généralement) et une lune est en orbite autour d'une planète.
Alors qu'est-ce qui orbite autour d'une lune ? Il y a eu des discussions sur comment appeler une telle chose, et bien que certaines personnes aiment la lune, je m'en fiche. Pas parce que c'est idiot - Dieu sait que nous avons beaucoup de noms idiots pour des classes de choses dans l'espace - mais parce que c'est difficile à dire et n'est pas aussi descriptif qu'il pourrait l'être.
Je préfère la submoon. Plus facile à dire, et le sens est clair*.
Alors, les sous-lunes. Il s'avère qu'ils pouvez existent, mais seulement sous certaines conditions. Et pour cela, il faut parler de gravité.
La Terre et la Lune, vues par la sonde spatiale NEAR-Shoemaker en 1998, en route pour un rendez-vous avec l'astéroïde Eros. Crédit: NEAR Spacecraft Team, JHUAPL, NASA
Regardez la Terre et la Lune, par exemple. La Terre est beaucoup plus massive, d'un facteur 80 environ, que la Lune. Cela signifie que si vous placez quelque chose sur une large orbite autour de la Lune, la gravité de la Terre peut suffire à l'arracher. Plus une sous-lune est éloignée de la Lune, plus la Terre a d'influence. Même si la Terre ne la retire pas simplement de son orbite, la gravité de la Terre pourrait suffire à perturber cela, changez subtilement l'orbite. Ensuite, à chaque fois qu'il passe entre la Lune et la Terre, l'orbite change un peu. Ceux-ci s'additionnent et finalement la sous-lune est perdue, projetée dans l'espace ou envoyée s'écraser sur la Lune ou la Terre.
Il s'avère que vous pouvez modéliser cet effet en utilisant la physique et les mathématiques. Lorsque vous le faites, vous trouvez qu'il y a un volume autour d'une lune où l'influence de la lune est beaucoup plus forte que celle de la planète, et une sous-lune peut être stable le calcul est le même). Ce volume d'espace est appelé la sphère Hill .†
La taille de la sphère de Hill d'une lune dépend de trois choses : la masse de la planète sur laquelle elle orbite, la masse de la lune et la distance entre la planète et la lune. C'est logique; une lune plus massive peut mieux retenir les sous-lunes, mais une planète plus massive rend cela plus difficile. Et si vous êtes trop près de votre planète, cela enlève la sous-lune.
Le calcul n'est pas si difficile (vous pouvez brancher et souffler pour la plupart). Par exemple, en utilisant la Terre et le Soleil, la sphère de la Colline de la Terre a un rayon d'environ 1,5 million de kilomètres, bien au-delà de la distance de la Lune de 385 000 km.
Fait intéressant, la sphère de Moon's Hill est à environ 58 000 km de son centre (ou à environ 56 000 km de sa surface, ce qui représente son rayon). C'est assez gros ! Alors oui, la Lune peut avoir une sous-lune.
Pour être pointilleux, il s'avère que même si vous êtes à l'intérieur d'une sphère lunaire de Hill, la gravité de la planète peut toujours vous pousser et vous pousser, vous déstabilisant au fil du temps. C'est difficile à calculer, mais une estimation décente est que vous êtes stable pendant une longue période (comme des milliards d'années) si vous vous trouvez dans la moitié du rayon de la sphère de Hill. Donc, pour la Lune, à moins de 28 000 km de la surface.
Mais il y a un problème si vous obtenez aussi Fermer à une lune aussi. Je veux dire, évidemment, vous devez être en dehors de la surface de la lune pour orbiter, sinon kapow . Impacter. Mais il y a aussi le problème de marées .
En un mot, les marées sont un effet de la gravité. Parce que la gravité s'affaiblit avec la distance, un gros objet proche d'un plus gros ressent différentes quantités de gravité sur toute sa largeur. Si cette différence devient trop importante, elle peut déchirer l'objet !
Cette distance où cela se produit s'appelle la limite de Roche . Cela dépend de beaucoup de choses, notamment de la masse des deux objets et de la taille du plus petit. Vous pouvez également le calculer en fonction du rapport des deux objets densités et la taille du plus grande un. Mais en fin de compte, cela signifie que vous ne pouvez pas obtenir une sous-lune trop grosse et trop proche par rapport à sa lune parent, sinon elle se brisera.
Et maintenant, enfin, nous pouvons jeter un oeil à ce qui a été trouvé par les astronomes qui se sont penchés là-dessus et ont fait le calcul. Ils ont posé une question très précise : pouvez-vous obtenir une sous-lune en orbite autour d'une lune dans notre système solaire et avoir une orbite stable pour la durée de vie du système solaire, 4,6 milliards d'années ?
Un graphique montrant quelles lunes du système solaire peuvent avoir des sous-lunes. L'axe des x est la distance de la lune à sa planète et l'axe des y est la taille de la lune. La zone grise est l'endroit où une sous-lune de 10 km peut être stable ; les différentes lignes représentent différentes tailles. Crédit: adapté de Kollmeir et Raymond
Il s'avère que peu de lunes du système solaire peuvent héberger une sous-lune de taille décente (disons 10 km). Pour certains, la sphère de Hill est à l'intérieur de la lune (par exemple, avec une lune de très faible masse en orbite près d'une planète massive), ou si petite que vous ne pouvez pas obtenir une orbite stable.
Mais ils en ont trouvé plusieurs, et la liste est intéressante : Notre Lune (que nous savions d'après ce que j'ai montré ci-dessus), les lunes de Saturne Titan et Japet, et la lune de Jupiter. Callisto . Titan est massif et peut donc tenir tête à Saturne, tandis que Japet et Callisto sont suffisamment éloignés de leurs planètes pour que leurs sphères Hill soient raisonnablement grandes. Notre Lune est un mélange des deux raisons.
Japet est une lune de Saturne et a une crête de montagnes très étrange qui fait tout le tour de son équateur. Crédit: Equipe Cassini Imaging, SSI, JPL, ESA, NASA
Dès que j'ai lu cette partie de leur article, les cheveux de ma nuque se sont dressés. Japet a une énorme crête de montagnes qui s'étend littéralement tout autour de la lune sur son équateur. On ne sait pas comment il s'est formé, mais cela pourrait provenir d'une collision à faible vitesse avec un objet plus petit qui s'est déchiré; les débris ont ensuite encerclé la lune et se sont effondrés le long de l'équateur. Le moyen le plus simple pour que cela se produise serait si Japet avait lui-même une petite lune, et que finalement l'influence de Saturne (et/ou celle d'autres lunes en orbite autour de la planète) l'a amené à se rapprocher trop de Japet. Puis Roche a pris le relais.
Hmmmmm. Ce n'est pas du tout une preuve, mais c'est certainement intéressant.
Il est donc certainement possible qu'une lune ait une sous-lune. Cool! Mais si c'est le cas, pourquoi n'en voyons-nous pas ?
Eh bien, d'une part, certains pourraient être trop petits pour bien voir. Quelque chose, disons, de dix mètres de diamètre serait assez difficile à repérer en orbite autour de notre propre Lune, sans parler de Titan. Mais nous n'en voyons certainement pas de plus gros qui devrait être visible, et c'est intéressant.
Le problème est peut-être qu'il n'est pas possible de se former avec la lune et la planète en premier lieu ; le disque de gaz et de poussière tourbillonnant autour d'un bébé étoile peut être trop chaotique pour qu'une sous-lune se condense facilement. Son possible capturer un astéroïde et en faire une sous-lune, mais c'est très difficile et rare.
En d'autres termes, bien qu'il existe une région autour d'une lune où une sous-lune est stable, il peut être trop difficile d'obtenir une sous-lune dans la région en premier lieu.
Mais il y a plus. Au fil du temps, les marées d'une planète affectent l'orbite d'une lune. Les détails sont complexes, mais par exemple, notre Lune s'est probablement formée très près de la Terre et, au cours de milliards d'années, s'est éloignée de sa distance actuelle. Il recule encore d'environ 4 centimètres par an.
Quand elle était vraiment proche de la Terre, la sphère de Moon's Hill aurait été très petite, même à l'intérieur de la Lune. Si c'est le cas, une sous-lune n'aurait pas pu se former ! Au moment où il s'est suffisamment éloigné de la Terre pour avoir une sphère de Hill substantielle, il était trop tard.
Dans le cas de Saturne et de Jupiter, les autres lunes en orbite autour de ces planètes sont assez grosses (Titan et Ganymède ont tous les deux à peu près la taille de Mercure !). Ils peuvent également affecter les sous-lunes, les déstabilisant. C'est peut-être pourquoi nous ne voyons pas de sous-lunes dans notre système solaire.
Mais cela ne veut pas dire qu'ils n'existent pas ! Dans le document de recherche, Kollmeier et Raymond montrent que la possible exomoon Kepler-1625b-I pourrait avoir une exosubmoon, dont une de taille décente (et Raymond en parle également dans un article de blog) . Il n'est pas difficile d'imaginer des situations dans d'autres systèmes stellaires où cela pourrait également se produire.
Quelle poésie ! Une étoile extraterrestre, encerclée par une planète extraterrestre, encerclée par une lune extraterrestre, s'est encerclée par une sous-lune extraterrestre beaucoup plus petite mais peut-être substantielle. C'est dommage que nous n'ayons pas quelque chose comme ça ici, mais c'est un grand Univers.
baiser baiser bang bang parents guide
Et amusant à penser.
Mes remerciements à Sean Raymond et Juna Kollmeier pour leur aide enthousiaste avec quelques questions que j'avais sur la stabilité de la submoon.
* Notez que dans ce fil Twitter plus tôt, je suis moi-même coupable d'utiliser moonmoon (bien que j'utilise en fait exomoonmoon). Mais c'était pour Twitter, où je me laissais parfois faire plus bête, contrairement à ici sur le blog, où ce n'est que de la dignité .
† J'ai déjà écrit à ce sujet, en particulier en référence à l'affirmation de certaines personnes selon laquelle, techniquement, la Lune ne tourne pas autour de la Terre ( Cela fait ) , et aussi en référence à Pluton étant une planète ou non .
