wszechświat
dodano: 2018-07-23
Narodziny księżyców

Fot. NASA/JHUAPL/SwRI

Księżyce obiegające planety w Układzie Słonecznym uformowały się w wyniku działania różnych mechanizmów. Dochodziło do zderzeń, przechwyceń i rozrywania grawitacyjnego. Nie są to martwe bryły. Na każdym z księżyców dzieje się coś ciekawego.

Nasz Księżyc należy do grupy dość niezwykłych satelitów naturalnych. Ponieważ jego masa wynosi 1,2% masy Ziemi, jest on szczególnie ciężki w porównaniu ze swoją planetą. Odsetek ten jest większy (12%) tylko w przypadku Charona, gigantycznego księżyca Plutona. Dla porównania, masy księżyców Marsa, Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna nie przekraczają 0,025% masy ich planet. W jaki zatem sposób wokół małych planet, takich jak Ziemia i Pluton, pojawiły się tak wielkie satelity?

Kosmiczne kolizje

Okazuje się, że i Księżyc, i Charon powstały za sprawą potężnych kolizji. Naukowcy uważają, że nasz satelita utworzył się w wyniku zderzenia młodej Ziemi z obiektem wielkości Marsa. Uderzenie to było tak silne, że materia zarówno z uderzającego obiektu, jak i z Ziemi została wyrzucona na orbitę wokół naszej planety. Później skupiła się w jeden obiekt i utworzyła Księżyc. Właśnie dlatego skład Srebrnego Globu jest podobny do składu płaszcza Ziemi, z tą różnicą, że nie ma na nim lżejszych pierwiastków, które wyparowały podczas uderzenia i uciekły w przestrzeń kosmiczną.

Kolejnym satelitą odróżniającym się od pozostałych jest Tryton, największy z 14 znanych księżyców Neptuna i siódmy pod względem wielkości w Układzie Słonecznym. Jego średnica wynosi 2700 km. W przeciwieństwie do innych dużych księżyców Tryton obiega Neptuna w kierunku przeciwnym, niż obraca się planeta, co świadczy o tym, że nie powstały one razem. Obecnie dużą popularnością cieszy się teoria zakładająca, że Tryton był kiedyś jedną z dwóch planet karłowatych tworzących układ podwójny, podobny do tego, jaki tworzą Pluton i Charon. Obie planety poruszały się po orbicie wokół Słońca, okrążając jednocześnie wspólny środek masy. W wyniku tak złożonego ruchu każda z planet karłowatych tworzących ten układ poruszała się względem Neptuna z prędkością raz nieco większą, a raz nieco mniejszą od prędkości wypadkowej całego układu. Gdy Neptun zbliżał się do układu podwójnego, jego silne przyciąganie grawitacyjne wywierało potężny wpływ na obie planety karłowate i w końcu doszło do ich rozdzielenia. Gazowy olbrzym przechwycił tę z nich, która akurat wtedy poruszała się nieco wolniej niż cały układ podwójny, natomiast druga z planet została wyrzucona w kosmos. Przechwycona planeta karłowata została Trytonem. Nowy olbrzymi księżyc zderzał się z mniejszymi, istniejącymi tam wcześniej satelitami Neptuna i w końcu stał się największym księżycem, zawierającym 99,5% masy wszystkich obiektów obiegających tego gazowego olbrzyma.

Narodziny w dysku

Większość księżyców w Układzie Słonecznym nie powstała jednak w wyniku potężnego zderzenia ani przechwycenia. Obiekty te uformowały się w dyskach gazu i pyłu otaczających młode gazowe olbrzymy. Taki pył w dysku okołoplanetarnym odczuwa przyciąganie grawitacyjne zarówno planety, jak i gwiazdy. Wzajemny wpływ obu tych oddziaływań prowadzi do powstania szczególnych obszarów, w których mogą się tworzyć księżyce. Jeśli satelita zacznie się formować zbyt blisko planety, siły pływowe jej pola grawitacyjnego szybko rozerwą go na strzępy. Jeśli będzie powstawał zbyt daleko, przyciąganie grawitacyjne gwiazdy sprowadzi go na niestabilną orbitę. Ścisłą granicę zewnętrzną obszaru, w którym mogą się formować księżyce, wyznacza promień Hilla planety, ponieważ w odległości większej od tego promienia grawitacja gwiazdy jest silniejsza od przyciągania planety. W praktyce księżyc powinien się utworzyć w odległości nieprzekraczającej jednej trzeciej tego promienia, by jego związek z macierzystą planetą był wystarczająco silny. Wewnętrzną granicą obszaru formowania się księżyców jest miejsce, w którym grawitacja planety zaczyna dominować w środku tworzącego się satelity i rozrywa go na kawałki.

Więcej w książce Elizabeth Tasker, „Fabryka planet. Egzoplanety i poszukiwania drugiej Ziemi”, Prószyński i S-ka

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 08/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
08/2018
07/2018
Kalendarium
Sierpień
18
W 1868 r. francuski astronom Pierre Janssen, badając widmo korony słonecznej w trakcie zaćmienia, odkrył hel.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2018-07-23
Narodziny księżyców

Fot. NASA/JHUAPL/SwRI

Księżyce obiegające planety w Układzie Słonecznym uformowały się w wyniku działania różnych mechanizmów. Dochodziło do zderzeń, przechwyceń i rozrywania grawitacyjnego. Nie są to martwe bryły. Na każdym z księżyców dzieje się coś ciekawego.

Nasz Księżyc należy do grupy dość niezwykłych satelitów naturalnych. Ponieważ jego masa wynosi 1,2% masy Ziemi, jest on szczególnie ciężki w porównaniu ze swoją planetą. Odsetek ten jest większy (12%) tylko w przypadku Charona, gigantycznego księżyca Plutona. Dla porównania, masy księżyców Marsa, Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna nie przekraczają 0,025% masy ich planet. W jaki zatem sposób wokół małych planet, takich jak Ziemia i Pluton, pojawiły się tak wielkie satelity?

Kosmiczne kolizje

Okazuje się, że i Księżyc, i Charon powstały za sprawą potężnych kolizji. Naukowcy uważają, że nasz satelita utworzył się w wyniku zderzenia młodej Ziemi z obiektem wielkości Marsa. Uderzenie to było tak silne, że materia zarówno z uderzającego obiektu, jak i z Ziemi została wyrzucona na orbitę wokół naszej planety. Później skupiła się w jeden obiekt i utworzyła Księżyc. Właśnie dlatego skład Srebrnego Globu jest podobny do składu płaszcza Ziemi, z tą różnicą, że nie ma na nim lżejszych pierwiastków, które wyparowały podczas uderzenia i uciekły w przestrzeń kosmiczną.

Kolejnym satelitą odróżniającym się od pozostałych jest Tryton, największy z 14 znanych księżyców Neptuna i siódmy pod względem wielkości w Układzie Słonecznym. Jego średnica wynosi 2700 km. W przeciwieństwie do innych dużych księżyców Tryton obiega Neptuna w kierunku przeciwnym, niż obraca się planeta, co świadczy o tym, że nie powstały one razem. Obecnie dużą popularnością cieszy się teoria zakładająca, że Tryton był kiedyś jedną z dwóch planet karłowatych tworzących układ podwójny, podobny do tego, jaki tworzą Pluton i Charon. Obie planety poruszały się po orbicie wokół Słońca, okrążając jednocześnie wspólny środek masy. W wyniku tak złożonego ruchu każda z planet karłowatych tworzących ten układ poruszała się względem Neptuna z prędkością raz nieco większą, a raz nieco mniejszą od prędkości wypadkowej całego układu. Gdy Neptun zbliżał się do układu podwójnego, jego silne przyciąganie grawitacyjne wywierało potężny wpływ na obie planety karłowate i w końcu doszło do ich rozdzielenia. Gazowy olbrzym przechwycił tę z nich, która akurat wtedy poruszała się nieco wolniej niż cały układ podwójny, natomiast druga z planet została wyrzucona w kosmos. Przechwycona planeta karłowata została Trytonem. Nowy olbrzymi księżyc zderzał się z mniejszymi, istniejącymi tam wcześniej satelitami Neptuna i w końcu stał się największym księżycem, zawierającym 99,5% masy wszystkich obiektów obiegających tego gazowego olbrzyma.

Narodziny w dysku

Większość księżyców w Układzie Słonecznym nie powstała jednak w wyniku potężnego zderzenia ani przechwycenia. Obiekty te uformowały się w dyskach gazu i pyłu otaczających młode gazowe olbrzymy. Taki pył w dysku okołoplanetarnym odczuwa przyciąganie grawitacyjne zarówno planety, jak i gwiazdy. Wzajemny wpływ obu tych oddziaływań prowadzi do powstania szczególnych obszarów, w których mogą się tworzyć księżyce. Jeśli satelita zacznie się formować zbyt blisko planety, siły pływowe jej pola grawitacyjnego szybko rozerwą go na strzępy. Jeśli będzie powstawał zbyt daleko, przyciąganie grawitacyjne gwiazdy sprowadzi go na niestabilną orbitę. Ścisłą granicę zewnętrzną obszaru, w którym mogą się formować księżyce, wyznacza promień Hilla planety, ponieważ w odległości większej od tego promienia grawitacja gwiazdy jest silniejsza od przyciągania planety. W praktyce księżyc powinien się utworzyć w odległości nieprzekraczającej jednej trzeciej tego promienia, by jego związek z macierzystą planetą był wystarczająco silny. Wewnętrzną granicą obszaru formowania się księżyców jest miejsce, w którym grawitacja planety zaczyna dominować w środku tworzącego się satelity i rozrywa go na kawałki.

Więcej w książce Elizabeth Tasker, „Fabryka planet. Egzoplanety i poszukiwania drugiej Ziemi”, Prószyński i S-ka