Hufeisenbahnen

Ich entwerfe ein Mondsystem für eine fiktive Umgebung und bin kürzlich auf die Idee von Hufeisenbahnen gestoßen.

Der Kern meiner Frage ist, wie viele Objekte gleichzeitig ein Hufeisenorbital teilen können?

Ich brauche ungefähr ein Dutzend erdähnlicher Monde in einer Umlaufbahn um einen Planeten. Ursprünglich dachte ich darüber nach, sie auf demselben Orbital oder nur auf verschiedenen Orbitalen zu verteilen, aber ein Hufeisen-Setup wäre aus mehreren Gründen nahezu perfekt, auf die ich nicht eingehen werde.

Dies ist eine weltbildende Frage.
@JamesK ist es letztendlich, aber das OP fordert solide Physik, um eine realistischere Situation zu rechtfertigen.

Antworten (2)

Eine Hufeisenbahn erfordert einen zentralen Körper (z. B. einen Stern), einen großen umlaufenden Körper (einen Planeten) und einen kleinen umlaufenden Körper (einen Asteroiden). Wenn der Asteroid zu viel Masse hat. Die Umlaufbahn "funktioniert", weil der große Körper nicht viel von dem kleinen, mitumkreisenden Körper beeinflusst wird.

Sie haben einen zentralen Körper (einen Planeten) und mehrere mittelgroße, sich gemeinsam umkreisende und 12 miteinander interagierende Körper (Monde). Das ist nicht stabil.

Es gibt einige spezielle Umlaufbahnen wie die von Janus und Epimetheus, die für eine Weile stabil sein können. Es könnte möglich sein, Umlaufbahnen mit mehr als zwei Körpern in dieser Form zu entwerfen, aber der Stabilitätsbereich würde sehr klein und Störungen durch die Sonne und andere Planeten ausgesetzt. 12 große umkreisende Körper wären keine natürlich vorkommende Konfiguration.

Ein ausreichend großer Planet könnte 12 große Monde haben, vorausgesetzt, sie befinden sich auf ausreichend unterschiedlichen Umlaufbahnen.

Danke, James. Was halten Sie davon, den Planeten als großen umlaufenden Körper anstelle des zentralen Körpers zu haben? Das ist eine andere Idee, mit der ich gespielt habe. Es wäre ein plausibleres Hufeisen-Setup, wenn es ausreichend groß wäre, aber könnte es mehrere kleinere Partner haben, anstatt nur einen?
Ich verstehe nicht, aber 12 große Körper auf derselben Umlaufbahn werden nicht stabil sein
Wenn Sie (drüben bei WorldBuilding) einen Klon von Ringworld Engineering erstellen würden, könnten diese Monde aktiv stabilisiert werden.
@James: Zur Verdeutlichung war der ursprüngliche Aufbau ein Stern, der von einem Planeten umkreist wird, der wiederum von Monden auf einem Hufeisen umkreist wird. Was ich sage ist, wäre es machbarer, einen Stern zu haben, der von einer großen Masse + anderen Objekten umkreist wird, die eine Hufeisenbahn mit diesem großen Planeten teilen, anstatt seine Satelliten zu sein? Wechseln Sie von ihnen als Monde zu einer Reihe von Planeten im Orbital mit einem Riesen. Normalerweise hätte die Hufeisenbahn nur zwei Objekte, aber ist das unbedingt der Fall? Könnte es stattdessen ein großes Objekt mit mehreren kleineren sein?
12 wird nicht natürlich vorkommen, zu viele n-Körper-Wechselwirkungen. Ein paar Trojaner sind vielleicht möglich, aber nicht 12

Beantwortung Ihres Kommentars, aber es hängt sehr mit Ihrer Frage zusammen

Zur Verdeutlichung war die ursprüngliche Anordnung ein Stern, der von einem Planeten umkreist wird, der wiederum von Monden auf einem Hufeisen um ihn herum umkreist wird. Was ich sage ist, wäre es machbarer, einen Stern zu haben, der von einer großen Masse + anderen Objekten umkreist wird, die eine Hufeisenbahn mit diesem großen Planeten teilen, anstatt seine Satelliten zu sein? Wechseln Sie von ihnen als Monde zu einer Reihe von Planeten im Orbital mit einem Riesen. Normalerweise hätte die Hufeisenbahn nur zwei Objekte, aber ist das unbedingt der Fall? Könnte es stattdessen ein großes Objekt mit mehreren kleineren sein?

Wenn Sie einen Planeten mit vielen Monden wünschen, erhöhen Sie die Hügelkugel des Planeten . Das kann erreicht werden, indem die Masse des Planeten erhöht oder der Planet weiter von seinem Stern entfernt wird. Wenn Sie möchten, dass Ihr Planet in der Goldilocks-Zone ist, machen Sie den Stern größer, machen Sie den Stern nur nicht zu groß, weil sein Leben zu kurz wird, als dass bewohnbare Planeten entstehen könnten. Wenn Ihr Stern mehr als 2,5 oder 3 Sonnenmassen hat, ist sein Leben möglicherweise zu kurz, als dass sich Planeten bilden und Monde abkühlen könnten.

Selbst mit einer größeren Hügelkugel schiebt ein Dutzend es voran. Umlaufbahnen brauchen Abstand zwischen ihnen für langfristige Stabilität und 12 wahrscheinlich zu viele. Wenn Sie jeden Abstand mit 3/2 für Resonanz multiplizieren und selbst wenn Sie keine Resonanz haben, ist das eine faire Schätzung, dann ist der äußerste Mond 130-mal so weit vom Planeten entfernt wie der innerste und der innerste Mond dies nicht kann zu nah an einem großen Planeten sein oder ziemlich schnellen Gezeitenkräften ausgesetzt sein, die ihn nach innen oder außen ziehen.

Wenn Sie einige von ihnen winzig und weit entfernt machen, sind 12 Monde einfach. Jupiter hat Dutzende von Monden, aber nur 4 große.

Das Teilen von Umlaufbahnen in einem Hufeisen (oder Trojaner) hilft Ihnen nicht, Monde hinzuzufügen, da eine Hufeisenbahn durch große umlaufende Objekte in der Nähe gestört würde. Mit anderen Worten, Sie müssen zusätzlichen Raum um zwei Monde schaffen, die sich eine Umlaufbahn teilen, sodass Sie die Gesamtzahl stabiler Umlaufbahnen für große Monde nicht wirklich erhöht haben, indem Sie zwei in ein Hufeisen stecken. Nun, wenn Sie groß und klein machen, können Sie mehrere kleine haben, aber groß und groß und ein gewisses Maß an Stabilität, zwei ist die Grenze.

Eine Hufeisenumlaufbahn ist einer Trojanerumlaufbahn sehr ähnlich. Wenn die Umlaufzeiten der beiden Monde nahe genug beieinander liegen, verfangen sie sich in den Sattelpunkten des anderen und kreuzen sich nie. Wenn sie etwas weiter voneinander entfernt sind, kann der Aufholmond durch den Sattelpunkt gehen und die beiden Monde können ihre Plätze tauschen (irgendwie), während sie den Hufeisentanz durchlaufen.