Eingefangene erdähnliche Monde um Gasriesen herum

Ich bin mir nicht sicher, wo Sie suchen, aber schauen Sie zuerst hier: https://www.reddit.com/r/askscience/comments/23a96x/could_an_earth_sized_object_orbit_jupiter/

Die Antwort ist ja; zwei beliebige Objekte können sich umkreisen, einschließlich Erde und Jupiter.

Sie müssen sich um das Roche-Limit kümmern , das Ihnen sagt, wie weit sie voneinander entfernt sein müssen, um dies zu tun.

Und seien Sie sich bewusst, dass die Schwerkraft auch bei kleineren Objekten in beide Richtungen funktioniert: Die Erde wird von unserem Mond genauso in eine Rotation gezogen wie unser Mond von der Erde in eine Rotation gezogen wird: Es sind nicht nur die Gezeiten, die vom Mond bewegt werden, aber der Erdmittelpunkt bewegt sich aufgrund des Mondes in kleinen Kreisen.

Also würden sich Planeten gleicher Masse umkreisen. Aber Jupiter hat die 318-fache Masse der Erde, und der massereichste bekannte Planet im Universum hat etwa die 30-fache Masse des Jupiter. (FWIW unsere Erde ist 81 x unser Mond).

Schlagen Sie das Roche-Limit nach; das sollte Ihnen auch sagen, was Ihre minimale Umlaufbahn um Ihren großen Planeten sein sollte (aber die tatsächliche Umlaufbahn kann tausendmal größer sein).

Roche Limit sagt, dass die Erde nicht näher als etwa 67.000 Meilen an Jupiter sein kann, ohne zu zerbrechen. Ihr Planet kann jedoch ein ganzes Stück weiter entfernt sein, unser Mond ist etwa das 40-fache seines starren Körpers Roche Limit von der Erde entfernt. Aber was das bedeutet, ist, dass Sie es dort platzieren können, wo Sie möchten; es muss nicht extrem weit vom Gasriesen entfernt sein. Wenn Sie eine Erwärmung Ihres Planeten durch Gezeiten (und viele Erdbeben) wollen, stellen Sie es in die Nähe; wenn sich Ihr Planet sonst erwärmt und Sie ihn ruhiger haben möchten; Ich würde es mindestens zwanzig Roche-Einheiten entfernt halten, sagen wir 1,4 Millionen Meilen von Jupiter entfernt.

Mit einem bewohnbaren Mond bist du besser dran als mit einer eroberten Terra. Ein Szenario wäre ein massiver Mond, der auf seinen Planeten zuwandert, während der Planet auf seine Sonne zuwandert . Die Migration wird durch universelles "Schrumpfen" erklärt, so dass sie konsistent ist, und es sind keine unwahrscheinlichen Fanghandschuhe oder Billardphysik erforderlich.

Das Problem ist, dass Ihr Gasriese und Ihr Terraplanet nicht im selben Teil des Sonnensystems entstanden sind. Die aktuelle Meinung ist, dass es eine definierende Frostgrenze gibt, die entsteht, wenn sich der Sonnennebel zu Planeten formt . Innerhalb der Frostgrenze befinden sich die felsigen terrestrischen Planeten, dahinter die Gas- und Eisriesen.

Ein wandernder Terraplanet ist möglich – er wird von einem anderen Planeten aus seiner Umlaufbahn gestoßen, aber später von einem Gasriesen sanft in eine stabile Umlaufbahn gebracht zu werden, ist unwahrscheinlich – wie einen Baseball 10.000 Meilen weit zu schlagen, um den Handschuh eines Fängers sanft zu landen. Sie möchten wahrscheinlich nicht, dass sich Ihr Planet im äußeren Sonnensystem befindet, selbst wenn er seine Atmosphäre während eines kosmischen Billards halten könnte.

Ein wandernder Gasriese ist glaubwürdig, weil er leicht in Richtung Sonne wandern könnte , aber was hat dann dazu geführt, dass er aufgehört hat zu wandern – vorausgesetzt, Ihr Terraplanet wird nicht in eine Todesspirale gezogen? Die Antwort wäre ein weiterer, noch größerer Gasriese in einer Resonanzumlaufbahn , aber auch diese Reihe von Umständen scheint wie ein unwahrscheinlich kosmisches Billard zu sein, das jetzt drei Planeten umfasst.

Resonanzbahnen sind instabil, sie "setzen" ein Objekt nicht so sehr in eine stabile Rille, sondern schleudern die anderen Körper weg. Die Definition eines Planeten ist, wie sie ihre eigene Umlaufbahn von allen anderen Objekten befreien (das Resonanzverhältnis von 1: 1), und Jupiter soll das große Baby gewesen sein, das alle Spielsachen aus dem Kinderwagen geworfen hat . Wenn sich Ihr Gasriese dem inneren System nähert, würde er Ihren Terraplaneten aus dem Sonnensystem herausfliegen lassen, lange bevor er nahe genug ist, um eingefangen zu werden.

Es scheint auch unmöglich, von einem Schurkenplaneten gefangen zu werden , der Schurke würde mit Fluchtgeschwindigkeit durch das Sonnensystem rasen. Das wird auch keinen Planeten sanft erwischen.

Ein bewohnbarer Mond ist der einzig vernünftige Weg, etwas Stabiles zu bekommen.

Meine Forschung sagt mir, dass ein Mond um einen Gasriesen wahrscheinlich nicht größer als 1:10.000 der Masse seines Elternteils ist.

Die theoretische Massengrenze zwischen einem Planeten und einem Braunen Zwerg beträgt etwa 13 Jupitermassen oder etwa das 4.131,4-fache der Erdmasse. Wenn also ein Mond nicht mehr als 0,0001-mal so massereich wie ein Gasriese sein kann, kann er nicht mehr als 0,41314-mal die Masse der Erde haben.

Jupiter hat eine Masse von 317,8 der Erde. Sein massereichster Mond, Ganymed, hat eine Masse von 0,025 der Erde. Somit ist die Masse des Jupiter 12.712-mal so groß wie die Masse seines massereichsten Mondes.

Saturn hat eine Masse von 95,159 der Erde. Sein massereichster Mond, Titan, hat eine Masse von 0,0225 Erdmassen. Somit beträgt die Masse des Saturn das 4.229,28-fache der Masse seines massereichsten Mondes.

Uranus hat eine Masse von 14,536 der Erde. Sein massereichster Mond, Titania, hat eine Masse von 0,0005908 der Erde. Somit beträgt die Masse von Uranus das 44.603,926-fache der Masse seines massereichsten Mondes.

Neptun hat eine Masse von 17,147 der Erde. Sein massereichster Mond, Triton, hat eine Masse von 0,00359 der Erde. Somit beträgt die Masse von Neptun das 4.776,3231-fache der Masse seines massereichsten Mondes.

Nach den Beispielen der Gasriesenplaneten in unserem Sonnensystem könnte also ein Mond mit der Masse der Erde einen Gasriesenplaneten mit einer Masse von 4.229,28 oder 4.776,3231 mal der Masse der Erde umkreisen, was dem 13,307992- oder 15,029336-fachen entsprechen würde Masse des Jupiters. Das wäre etwas über der theoretischen unteren Massengrenze für einen Braunen Zwerg.

Der größte und massereichste Mond im Sonnensystem, Ganymed, hat einen Radius von nur ≈0,4R⊕ (R⊕ ist der Radius der Erde) und eine Masse von ≈0,025M⊕. Die Frage, ob sich um extrasolare Planeten viel massereichere Monde hätten bilden können, ist ein aktives Forschungsgebiet. Canup und Ward (2006) zeigten, dass Monde, die in der zirkumplanetaren Scheibe von Riesenplaneten gebildet werden, eine Masse haben, die ≲10−4 mal so groß ist wie die Masse des Planeten.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Canup RM Ward WR Eine gemeinsame Massenskalierung für Satellitensysteme gasförmiger Planeten. Natur. 2006;441:834–839. [PubMed]

Die massebeschränkte In-situ-Bildung wird für Exomonde um Planeten in der IHZ von massearmen Sternen kritisch, da solche Riesenplaneten fehlen. Eine hervorragende Studie über die Entstehung der Jupiter- und Saturn-Satellitensysteme wird von Sasaki et al. (2010), die zeigten, dass sich Monde mit ähnlichen Größen wie Io, Europa, Ganymed, Callisto und Titan um die meisten Gasriesen bilden sollten. Darüber hinaus ist laut ihrer Abb. 5 und privater Kommunikation mit Takanori Sasaki die Bildung von Mars- oder sogar Erdmassenmonden um Riesenplaneten möglich. Abhängig davon, ob ein Planet genug Masse ansammelt, um eine Lücke in der protostellaren Scheibe zu öffnen, werden diese Satellitensysteme wahrscheinlich mehrfach und resonant sein (wie im Fall von Jupiter) oder nur einen großen Mond enthalten (siehe Saturn). Ogihara und Ida (2012) erweiterten diese Studien, um den Zusammensetzungsgradienten der Jupiter-Satelliten zu erklären. Ihre Ergebnisse erklären, warum wasserreiche Monde weiter von ihrem riesigen Wirtsplaneten entfernt sind, und implizieren, dass das Einfangen in 2:1-Orbitalresonanzen üblich sein sollte. Möglichkeiten, die Sackgasse der unzureichenden Satellitenmasse zu umgehen, sind der gravitative Einfang massiver Monde (Debes und Sigurdsson, 2007; Porter und Grundy, 2011; Quarles et al., 2012), der für Triton um Neptun herum funktioniert zu haben scheint (Goldreich et al ., 1989; Agnor und Hamilton, 2006); die Erfassung von Trojanern (Eberle et al., 2011); Gaswiderstand in primordialen zirkumplanetaren Hüllen (Pollack et al., 1979); Pulldown-Capture-Trapping temporärer Satelliten oder Körper in der Nähe der Lagrange-Punkte in stabile Umlaufbahnen (Heppenheimer und Porco, 1977; Jewitt und Haghighipour, 2007); die Verschmelzung von Monden (Mosqueira und Estrada, 2003); und Auswirkungen auf terrestrische Planeten (Canup, 2004; Withers und Barnes, 2010; Elser et al., 2011). Solche Monde würden den unregelmäßigen Satelliten im Sonnensystem entsprechen, im Gegensatz zu regulären Satelliten, die sich in situ bilden. Unregelmäßige Satelliten folgen oft entfernten, geneigten und oft exzentrischen oder sogar rückläufigen Umlaufbahnen um ihren Planeten (Carruba et al., 2002). Im Moment gehen wir davon aus, dass extrasolare Monde mit Erdmasse – seien sie regelmäßig oder unregelmäßig – existieren. und oft exzentrische oder sogar rückläufige Umlaufbahnen um ihren Planeten (Carruba et al., 2002). Im Moment gehen wir davon aus, dass extrasolare Monde mit Erdmasse – seien sie regelmäßig oder unregelmäßig – existieren. und oft exzentrische oder sogar rückläufige Umlaufbahnen um ihren Planeten (Carruba et al., 2002). Im Moment gehen wir davon aus, dass extrasolare Monde mit Erdmasse – seien sie regelmäßig oder unregelmäßig – existieren.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Sasaki T. Stewart GR Ida S. Ursprung der verschiedenen Architekturen der jovianischen Saturn-Satellitensysteme. Astrophys J. 2010;714:1052–1064.

Ogihara M. Ida S. N-Körper-Simulationen der Satellitenbildung um Riesenplaneten: Ursprung der Umlaufbahnkonfiguration der galiläischen Monde. Astrophys J. 2012;753 doi: 10.1088/0004-637X/753/1/60.

Triton hat eine Masse, die 2,0936-mal so groß ist, wie ein Mond, der in der zirkumplanetaren Scheibe von Neptun gebildet wird, laut Canup und Ward haben sollte. Es wird angenommen, dass Triton von Neptun gefangen genommen wurde.

Titan hat eine Masse, die 2,3644-mal so groß ist, wie ein Mond, der in der zirkumplanetaren Scheibe des Saturn gebildet wird, laut Canup und Ward haben sollte. Daher sollte Titan seine Masse durch einen oder mehrere der Prozesse erhalten haben, die vorgeschlagen wurden, um es Monden zu ermöglichen, die von Canup und Ward postulierte Massengrenze zu überschreiten.

Aber warum sind Gasriesen und ihre Monde die einzigen Modelle für die Satellitensysteme von Gasriesen?

Die Erde hat die 81,300813-fache Masse des Mondes. Unter Verwendung des Erde-Mond-Systems als Modell könnte ein Mond mit der Masse der Erde einen Gasriesenplaneten mit einer 81,300813-fachen Masse der Erde umkreisen, der weniger massereich als Saturn ist.

Der Zwergplanet Pluto hat eine Masse von 8,1967 mal seinem größten Mond, Charon. Unter Verwendung des Pluto-Charon-Systems als Modell könnte ein Mond mit der Masse der Erde einen Gasriesenplaneten mit einer 8,1967-fachen Masse der Erde umkreisen, der weniger massereich als Uranus ist.