행성은 어떻게 달을 포착 할 수 있습니까?
NASA Planetary Fact Sheet 에 따르면 태양계에는 178 개의 달이 있으므로 일반적인 사건 인 것으로 보인다 . 다음 섹션에서는 달 포착이 실제로 가능하지 않다는 것을 보여 주지만 행성에 하나 이상의 달 포착이 있으면 더 쉬워집니다.
초기 조건
초기 조건에서 시작하여 행성은 태양 주위를 공전하고, 소행성은 태양을 중심으로 다른 궤도에 있습니다.
포획이 가능해 지려면 소행성과 행성이 근접해 있어야합니다. 소행성이 행성 의 영향 범위 안에 들어올 때, 행성의 중력이 소행성의 경로를 결정하는 주요 요인입니다.
가능한 결과
행성과 관련하여 소행성은 쌍곡 궤적을 따르 므로 캡처를 피하기에 충분한 운동 에너지를 갖습니다. 다양한 결과가 발생할 수 있지만, 포획으로 이끄는 결과는 소행성 이 행성 의 탈출 속도 아래로 떨어지기 위해 소행성이 충분한 운동 에너지를 잃어 버리고 닫힌 (타원형) 궤도를 달성하기에 충분한 에너지를 유지하는 결과입니다. 가능한 주요 결과는 다음과 같습니다.
소행성의 궤도는 다소간 교란되어 있으며, 행성의 영향 범위를 벗어나는 길을 계속합니다.
소행성의 궤도가 교란되고 소행성이 행성 표면에 영향을 미칩니다. 그것은 일반적으로 과정의 끝일 것입니다. 그러나 지구가 어떻게 달을 점령했는지에 대한 현재의 이론은 Thea 라는 이름의 몸 이 지구에 영향을 미쳤 으며 달은 충돌 파편으로 형성 되었다는 것 입니다.
소행성의 궤도가 교란되고, 소행성의 경로는 행성의 대기와 교차하여 대기의 열 (운동 에어로 킹 과 유사한)로 운동 에너지를 잃습니다 .
소행성의 궤도는 행성의 기존 달에 가까워지고 MESSENGER 우주선이 수성 궤도를 돌리기 전에 속도를 늦추기 위해 사용하는 것처럼 기존 달에 의해 가속됩니다 (감속이 반대 기호로 가속이라는 의미에서) .
마지막 두 경우 는 캡처 가능성 을 인정합니다 .
가능한 캡처
행성 대기에서 에너지를 잃은 후, 소행성이 충분한 에너지를 잃어 버리면 행성 주위의 닫힌 궤도에 들어갈 수 있습니다. 문제는 궤도가 대기와 다시 교차하여 행성 표면에 영향을 줄 때까지 매번 에너지를 잃게된다는 것입니다. 기존의 달이 존재하고 소행성 궤도의 편심 을 줄이기 위해 중력에 적합한 장소에있을 때 포획이 발생할 수 있습니다 .
따라서, 행성이 무료 소행성을 포착 할 수있는 가장 가능성있는 경우는 이미 하나 이상의 달이 존재하는 경우입니다. 들어오는 소행성은 달이 소행성의 경로를 지배하는 기존 달 의 언덕 구체 에 들어가는 것을 피해야합니다 .
중력 보조 는 소행성이 달의 궤도 외부를 통과 할 때 소행성을 가속화 할 수 있지만, 소행성이 달의 궤도 내부를 통과하는 것을 감속시킬 수 있습니다 . 이 경우 소행성의 운동 에너지 중 일부는 달로 전달됩니다. Aerobraking 캡처의 경우와 마찬가지로 중력 지원 캡처는 기존 달이 올바른 위치에 있어야합니다.
다른 메커니즘
Nature에 발표 된 다소 우아한 논문 (아래 언급)은 행성에 접근 할 때 서로 공전 하는 두 몸이 어떻게 해왕성에 의해 체포 될 수 있었 는지 보여줍니다 . 이 메커니즘은 다른 경우에도 적용될 수 있습니다. 이 논문 (pdf)은 목성에 대한 유사한 과정을 설명합니다.
불규칙한 몸
불규칙한 모양의 몸체는 구형 몸체보다 쉽게 캡처 할 수 있습니다. 행성의 언덕 구 내에서 공전하는 것은 포획이 영구적 일만큼 충분하지 않습니다. 언덕 구의 아래쪽 절반에있는 궤도 만 안정적입니다. 더 높은 궤도에있는 물체는 근처 행성에 의해 교란 될 수 있으며 결국 시체가 방출 될 수 있습니다. 그러나 불규칙한 모양의 몸체는 지구상에서 중력의 인력에 미세한 변동을 가하고 실제로 혼란스러운 매너에서 궤도를 돌고 있습니다. 다른 달이나 반지가있을 때,이 혼란스러운 궤도는 점차 낮은 궤도의 몸에 에너지를 전달하여 새로운 몸이 더 낮은 궤도를 만들어 외부의 교란에 면역이됩니다. [인용 필요]
역행 궤도와 역행 궤도
혼돈 궤도에 대한 동일한 분석과 이전 연구 에서도 역행 궤도가 궤도 궤도 보다 안정적 이라고 결론 지었다 . 경사 궤도는 언덕 구의 안쪽 절반 에서만 안정적 이지만 역행 궤도는 언덕 반경의 100 % 까지 안정적 일 수 있습니다 . 따라서 역행 포착이 더 일반적으로 관찰됩니다 (이것은 전체 이야기가 아니며 여전히 연구의 경우 문제입니다).
여러 개의 기존 달, 반지 및 초기 태양계
단일 달이 적시에 적절한 장소에있을 확률은 낮지 만, 여러 달이있을 때 초기 유용한 상호 작용의 확률은 선형 적으로 증가합니다. 그러나 추가 상호 작용의 가능성은 기하학적으로 증가하므로 행성에 달이 많을수록 더 많이 포착 할 가능성이 높습니다. 링의 존재는 또한 초 태양계에서 포획되지 않은 가스가하는 것과 거의 같은 방식으로 초승달에 에너지를 취하고 궤도를 낮추어 포획을 돕습니다.
가장 큰 행성은 달이 가장 많습니다
분명하지만 가장 큰 행성에는 가장 많은 달이 있습니다. 중력 우물이 더 깊고 더 많은 물체를 쓸기 때문입니다. 포획 확률은 낮지 만 (대부분의 물체는 지구로 끌어 당겨져 있음), 꾸준한 물방울이 수백만 개의 궤도를 점령했습니다.
결론
각 캡처 메커니즘에는 우연한 조건 세트가 필요하므로 실제로 매우 드문 경우입니다. 하나의 메커니즘은 행성 궤도 구에 들어갈 때 한 쌍의 공동 궤도 소행성이 분리된다는 것입니다. 개별 소행성에 대한 확률은 소행성이 행성을 공전하는 다른 물체에 주어져야하는 낮은 운동 에너지로 도착할 때와 이미 많은 달이나 고리 시스템이있을 때 개선됩니다.
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