Les lunes ont-elles des lunes?

Avons-nous découvert des satellites naturels de satellites naturels de planètes ou de planètes naines? Même très petits, ou relativement de courte durée - par exemple, des boucles autour des lunes de Saturne, des météorites en orbite autour des lunes de Jupiter, ou quelque chose en orbite autour de Charon? Ou les étoiles-planètes-lunes sont-elles le niveau de récursion orbitale naturel le plus profond?

natural-satellites

— SF.
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Je n'ai aucune preuve tangible, mais je pense qu'une lune est définie en partie par l'orbite d'une planète et pourrait sinon être simplement un satellite naturel. Cela suppose que l'objet n'est pas entraîné dans l'orbite des planètes par sa force d'attraction beaucoup plus forte.

— RhysW

J'ai tendance à utiliser des titres plus descriptifs qu'exactement exacts; J'ai tendance à expliquer davantage et à m'en tenir à la nomenclature appropriée dans le corps de la question. Quant à "supposer", eh bien, c'est ce que cette question demande!

— SF.

Hmmm à quel niveau voulez-vous que nous arrêtions? Parce que je ne pense pas qu'il y ait de limite de taille appropriée ou une limite du nombre d'itérations d'objets plus petits en orbite légèrement plus grande qu'il peut y avoir. Par exemple, Rhea pourrait avoir son propre système d'anneaux, ce qui, si elle était vraie, signifierait qu'elle a alors de minuscules lune . Je me souviens également de la couverture d'antenne flottant autour de l'ISS , bien qu'il s'agisse déjà d'un double système de satellites artificiels LOL. Il existe également des orbites farfelues, comme les orbites en fer à cheval qui peuvent piéger les astéroïdes entre deux corps. ;)

— TildalWave

@TildalWave: S'il y a un niveau pour les satellites naturels , j'aimerais le savoir. (les satellites artificiels comme cette couverture d'antenne ne comptent pas). Si Rhea a une bague, c'est ce que je recherche. N'importe quelle orbite périodique fonctionnerait, mais s'il vous plaît, pas de triche comme deux orbites minimalement elliptiques qui se chevauchent qui font que les corps se déplacent sur un chemin circulaire l'un par rapport à l'autre malgré qu'ils n'interagissent pas vraiment gravitationnellement les uns avec les autres, suivant simplement un chemin indépendant autour de leur planète.)

— SF.

Eh bien franchement, je ne sais pas par où commencer à y répondre. C'est un peu comme demander combien de rouages peuvent être dans un mouvement d'horlogerie tout en lui faisant afficher l'heure exacte. Les systèmes planétaires peuvent être aussi complexes en théorie que nous sommes capables d'imaginer, et aussi complexes en réalité que nous pouvons l'observer.

— TildalWave

Réponses:

Je ne pense pas qu'il y en ait dans le système solaire. Nous avons environ 250 astéroïdes avec des lunes . L' anneau de Rhea semble être la seule exception.

Edit: à l' origine, j'ai dit "une lune avec une lune serait un système instable , en raison de l'influence gravitationnelle de la planète." @Florian n'est pas d'accord avec cela. Cependant, la réponse est plus complexe que la sphère Hill seule.

En première approximation, la sphère de Hill donne un rayon dans lequel les orbites autour d'une lune pourraient être stables. Le rayon de notre colline lunaire est de 64000 km.

Pour notre propre Lune, nous savons que la plupart des orbites basses sont instables à cause des mascons : des concentrations de masse sous la surface qui rendent le champ gravitationnel de la Lune sensiblement inégal. Il n'y a que quatre inclinaisons où un objet en orbite autour de la Lune évite tous les mascons et serait stable: 27º, 50º, 76º et 86º.

Les orbites hautes au-dessus de la Lune ne sont pas non plus toutes sûres: au-dessus de 1200 km et des inclinaisons de plus de 39,6 °, la gravité de la Terre perturbe l'orbite du satellite. Notez que ces orbites sont confortablement dans la sphère de Moon's Hill.

Il existe des orbites stables à fortes inclinaisons et à forte excentricité:
Orbite lunaire stable

Quant aux autres lunes du système solaire: la plupart d'entre elles sont plus petites et orbitent autour de planètes plus grandes, de sorte que leurs sphères de colline sont petites, et la gravité de la planète perturbera également une grande partie du volume à l'intérieur de la sphère de Hill.

Les lunes en dessous de la limite où leur gravité est suffisamment forte pour les rendre sphériques auront des problèmes avec des champs gravitationnels inégaux. Des mascottes peuvent également être présentes.

— Hobbes
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"une lune avec une lune serait un système instable" - c'est incorrect. Les orbites sont stables dans la sphère de Hill. BTW, veuillez ne pas utiliser les articles popsci.com comme "preuves à l'appui".

— Florin Andrei

N'hésitez pas à écrire une meilleure réponse.

— Hobbes

Quoi qu'il en soit, l'article ne mentionne pas les "systèmes instables" :)

— Py-ser

Eh bien, `` des rochers jusqu'à plusieurs décimètres de taille '' dans l'anneau de Rhea ne sont pas exactement des `` lunes '' mais je n'hésiterais pas à les appeler des `` satellites naturels '', alors, oui, il s'agit clairement d'un satellite d'une planète avec son propre satellites naturels.

— SF.

Il y a ici une réponse antérieure affirmant qu '"une lune avec une lune serait un système instable". C'est incorrect.

Intuitivement: Bien sûr, les satellites peuvent avoir des satellites avec des orbites stables à long terme. Pensez à la Terre en orbite autour du Soleil et à la Lune en orbite autour de la Terre. L'orbite de la Lune (satellite d'un satellite) est stable à long terme.

Plus rigoureusement:

L'orbite du satellite d'un satellite sera stable s'il est suffisamment profond à l'intérieur de la sphère de Hill , dans la soi-disant vraie région de stabilité. Les limites sont un peu floues, mais la vraie région de stabilité est généralement le tiers inférieur à 1/2 de la sphère de Hill.

Si vous regardez le potentiel gravitationnel, la sphère de Hill est la zone où les contours deviennent circulaires. Au fond de cette zone, les orbites sont stables à long terme:

entrez la description de l'image ici

En résumé, une lune peut avoir ses propres lunes si elle est assez grande et suffisamment éloignée de la planète et si les lunes secondaires sont suffisamment proches de la lune primaire.

Une façon de calculer la sphère de Hill est donnée sur la page wiki liée ci-dessus. Un peu plus de mathématiques peuvent être trouvées ici:

http://www.jgiesen.de/astro/stars/roche.htm

Quelques articles supplémentaires sur la question de la stabilité à long terme des orbites des satellites:

http://mnras.oxfordjournals.org/content/391/2/675.full

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001910359190039V

http://mnras.oxfordjournals.org/content/373/3/1227.full

— Florin Andrei
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-1, cette réponse est incorrecte. La sphère de Hill n'est qu'une approximation, et pour une lune, ce n'est pas une bonne approximation de la région de stabilité. La sphère de Hill ignore les perturbations telles que la gravité non sphérique, d'autres corps gravitationnels (par exemple, le Soleil dans le cas de la sphère de Hill d'une Lune), des effets tels que le mécanisme de Kozai et les forces non gravitationnelles.

— David Hammen

Il est théoriquement possible que des lunes naturelles de lunes existent sur des orbites stables. Il y a un article de 2018 qui explore ce sujet. Leurs calculs montrent que plusieurs lunes du système solaire sont théoriquement capables d'héberger des lunes de lunes à longue durée de vie, y compris Titan et Iapetus de Saturne, Callisto de Jupiter et la Lune de la Terre. Cependant, jusqu'à présent, aucune de ces lunes de lunes n'a encore été observée. ( Soit dit en passant , il y a une liste de termes proposés pour les lunes de lunes, dont les plus populaires semblent être "submoon" et "moonmoon".)

Cet article a un bon résumé du papier.

Il est vrai que la sphère de Hill est une approximation et que les perturbations provenant d'autres corps gravitationnels et des rayonnements peuvent déstabiliser une orbite même à l'intérieur de la sphère de Hill d'un corps. Cependant, c'est une estimation décente que si une orbite se trouve dans la moitié du rayon de la sphère de Hill, alors cette orbite serait stable pendant de l'ordre de milliards d'années.

Le document contient des graphiques montrant qu'il y a quelques lunes dans le système solaire qui peuvent avoir des sous-balles à l'échelle de 10 km qui sont stables pendant au moins l'âge du système solaire, sous l'influence des marées planète-lune-submoon:

Les auteurs de l'article notent cependant que les graphiques ci-dessus ne prennent pas en compte les instabilités dynamiques telles que les distributions de masse inhabituelles de la Lune, les perturbations Soleil-Terre, les interactions dynamiques entre les lunes dans les systèmes à plusieurs lunes et les événements de diffusion dynamique entre les planètes.

La crête équatoriale d'Iapetus pourrait cependant faire allusion à l'existence d'une sous-lune passée. Levison et al. (2011) ont émis l'hypothèse que cette crête provenait d'une collision génératrice de submoon, où la submoon a été poussée par marée extérieure et la ceinture de débris a été poussée par marée intérieure pour créer la crête. Alternativement, Dombard et al. (2012) ont émis l'hypothèse que la ceinture avait été causée par une sous-marine en spirale vers l'intérieur et qu'elle avait été déchiquetée par les marées.

Cependant, nous n'avons toujours pas vu de sous-marins directement. Une raison pourrait être qu'ils sont trop petits pour être vus. Il serait assez difficile de repérer quelque chose de 10 mètres de large en orbite autour de la Lune, sans parler de Titan.

Bien que le fait que nous n'en ayons vu aucun de plus grands théoriquement possibles suggère qu'il peut y avoir une autre raison pour laquelle ils ne sont pas courants.

Par exemple, il peut être tout simplement trop difficile pour eux de se former en premier lieu, dans le chaos de gaz et de poussière entourant une étoile bébé. Les marées font également augmenter les orbites des lunes au fil du temps, de sorte que l'immobilier sous-marin confortable en ce moment n'aurait pas été il y a des milliards d'années. Par exemple, la Lune s'est probablement formée dans plusieurs rayons terrestres de notre planète, qui auraient été bien trop proches de la planète pour qu'une sous-lune soit réalisable. Et peut-être qu'il est tout simplement trop rare et peu probable qu'une lune capture un astéroïde et le transforme en sous-marin.

— ahiijny
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