Двойная планета

Чтобы узнать о звезде, вокруг которой вращаются две планеты, см. Система двойной планеты .

Смотрите также: Спутниковая система (астрономия)

Визуальное сравнение размеров Земли и Луны (вверху справа) и Плутона – Харона (внизу справа)

В астрономии двойная планета (также двойная планета ) — это двойная спутниковая система , в которой оба объекта являются планетами или объектами планетарной массы , и чей общий барицентр находится за пределами обоих планетарных тел.

Хотя до трети звездных систем Млечного Пути являются двойными, ожидается, что двойные планеты будут гораздо реже, поскольку типичное соотношение масс планеты и спутника составляет около 1: 10 000, на них сильно влияет гравитационное притяжение родительской звезды. и согласно гипотезе гигантского удара гравитационно устойчивы только при определенных обстоятельствах.

В Солнечной системе нет официальной двойной планеты, однако систему Земля - Луна иногда считают таковой. В рекламных материалах, рекламирующих миссию SMART-1 , Европейское космическое агентство называло систему Земля-Луна двойной планетой.

Несколько кандидатов в карликовые планеты можно назвать двойными планетами. На своей Генеральной ассамблее 2006 года Международный астрономический союз рассмотрел предложение о Плутона и Харона как двойной планеты. реклассификации но от этого предложения отказались в пользу нынешнего определения планеты МАС . Другие транснептуновые системы с пропорционально большими спутниками планетарной массы включают Эриду - Дисномию , Оркус - Вант и Варду - Илмару .

Двойные астероиды с компонентами примерно одинаковой массы иногда называют двойными малыми планетами . К ним относятся двойные астероиды 69230 Гермес и 90 Антиопа , а также двойные объекты пояса Койпера (KBO) 79360 Сила-Нунам и 1998 WW 31 .

Определение понятия «двойная планета».

Система Плутон - Харон ближе к двойной, чем система Земля-Луна (расстояние не в масштабе) .

Систему Земля - Луна иногда неофициально называют двойной планетой (массы примерно пропорциональны объемам, а не площади поверхности).

Ведутся споры о том, какие критерии следует использовать, чтобы отличить «двойную планету» от «системы планета-луна». Ниже приводятся соображения.

Оба тела удовлетворяют критерию планеты

Определение, предложенное в «Астрономическом журнале», требует, чтобы оба тела индивидуально удовлетворяли критерию освобождения орбиты, чтобы их можно было назвать двойной планетой.

Массовые отношения ближе к 1

Одним из важных соображений при определении «двойных планет» является соотношение масс двух тел. Отношение масс, равное 1, указывает на тела равной массы, а тела с соотношением масс, близкими к 1, более привлекательно называть «двойными». . Используя это определение, можно легко исключить спутники Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна; все они имеют массы меньше 0,00025 ( 1/4000 вращаются . ) планет, вокруг которых они Некоторые карликовые планеты также имеют спутники, существенно менее массивные, чем сами карликовые планеты.

Наиболее заметным исключением является система Плутон-Харон. Отношение масс Харона к Плутону 0,122 (≈ 1 ⁄ 8 ) достаточно близко к 1, поэтому многие ученые часто описывали Плутон и Харон как «двойные карликовые планеты» («двойные планеты» до определения «планеты» в 2006 году). Международный астрономический союз (МАС) ранее классифицировал Харон как спутник Плутона, но также открыто выразил готовность пересмотреть эти тела в качестве двойных карликовых планет в будущем. Однако в отчете МАС за 2006 год Харон-Плутон классифицируется как двойная планета.

Впечатление художника о системе Эрис-Дисномия

Отношение масс Луны к Земле 0,01230 (≈ 1/81 по сравнению со всеми другими соотношениями спутников к ) также заметно близок к 1 планетам. Следовательно, некоторые ученые рассматривают систему Земля-Луна как двойную планету, хотя это точка зрения меньшинства. Дисномия Единственный спутник Эриды, , имеет радиус где-то около 1 ⁄ 4 от Эриды ; если предположить, что плотности одинаковы (композиционный состав Дисномии может существенно отличаться от Эрис, а может и не отличаться), соотношение масс будет близким к 1 ⁄ 40 , значение, промежуточное между отношениями Луна-Земля и Харон-Плутон.

Положение центра масс

В настоящее время наиболее часто предлагаемое определение системы двух планет — это определение, в котором барицентр , вокруг которого вращаются оба тела, лежит вне обоих тел. . Согласно этому определению, Плутон и Харон являются двойными карликовыми планетами, поскольку они вращаются вокруг точки явно за пределами Плутона, как видно на анимациях, созданных на основе изображений космического зонда «Новые горизонты» в июне 2015 года.

Согласно этому определению, система Земля-Луна в настоящее время не является двойной планетой; хотя Луна достаточно массивна, чтобы заставить Землю совершить заметный оборот вокруг этого центра масс, тем не менее, эта точка находится глубоко внутри Земли. Однако в настоящее время Луна мигрирует от Земли со скоростью примерно 3,8 см (1,5 дюйма) в год; через несколько миллиардов лет центр масс системы Земля-Луна будет находиться за пределами Земли, что сделает ее системой, состоящей из двух планет.

Система Плутон – Харон : барицентр находится за пределами Плутона.

Центр масс системы Юпитер-Солнце находится за пределами поверхности Солнца, хотя утверждение, что Юпитер и Солнце представляют собой двойную звезду, не аналогично утверждению, что Плутон-Харон является двойной карликовой планетой. Юпитер слишком легок, чтобы быть фузором ; будь он в тринадцать раз тяжелее, он достиг бы синтеза дейтерия и стал бы коричневым карликом .

Стоимость перетягивания каната

Айзек Азимов предложил различие между структурами «планета-луна» и «двойная планета», отчасти основываясь на том, что он назвал ценностью « перетягивания каната », которая не учитывает их относительные размеры. Эта величина представляет собой просто отношение силы, действующей на меньшее тело со стороны большего (первичного) тела, к силе, действующей на меньшее тело со стороны Солнца. Можно показать, что это равно

$${\text{tug-of-war value}}={\frac {m_{\mathrm {p} }}{m_{\mathrm {s} }}}\cdot \left({\frac {d_{\mathrm {s} }}{d_{\mathrm {p} }}}\right)^{2}$$

где m _p — масса главного тела (большего тела), m _s — масса Солнца, d _s — расстояние между меньшим телом и Солнцем, а d _p — расстояние между меньшим телом и главным телом. . Значение перетягивания каната не зависит от массы спутника (меньшего тела).

Эта формула фактически отражает соотношение гравитационного воздействия на меньшее тело со стороны большего тела и Солнца. Показатель перетягивания каната для Титана, спутника Сатурна, равен 380, что означает, что влияние Сатурна на Титан в 380 раз сильнее, чем влияние Солнца на Титан. Значение перетягивания каната Титана можно сравнить со значением перетягивания каната у спутника Сатурна Фебы , у которого значение перетягивания каната составляет всего 3,5; то есть влияние Сатурна на Фиби всего в 3,5 раза сильнее, чем влияние Солнца на Фебу.

Азимов рассчитал значения перетягивания каната для нескольких спутников планет. Он показал, что даже самый крупный газовый гигант, Юпитер, лишь немного лучше, чем Солнце, удерживает свои внешние захваченные спутники, некоторые из которых имеют значения перетягивания каната не намного выше единицы. Почти во всех расчетах Азимова значение перетягивания каната оказывалось больше единицы, поэтому в этих случаях Солнце проигрывает перетягивание каната с планетами. Единственным исключением была земная Луна, где Солнце выигрывает перетягивание каната со значением 0,46, что означает, что Земля держит Луну вдвое слабее, чем Солнце. Азимов включил это в ряд других своих аргументов о том, что Землю и Луну следует считать двойной планетой.

Тогда мы могли бы смотреть на Луну не как на настоящий спутник Земли и не как на захваченный спутник Земли, а как на самостоятельную планету, движущуюся вокруг Солнца в осторожном шаге вместе с Землей. Из системы Земля-Луна проще всего представить ситуацию, если Луна вращается вокруг Земли; но если бы вы нарисовали изображение орбит Земли и Луны вокруг Солнца точно в масштабе, вы бы увидели, что орбита Луны повсюду вогнута к Солнцу. Оно всегда «падает к» Солнцу. Все остальные спутники без исключения «отпадают» от Солнца на части своих орбит, подхваченные превосходящим притяжением своих первичных планет – но не Луны.

— Айзек Азимов

Более подробное объяснение см. в разделе «Путь Земли и Луны вокруг Солнца » в статье «Орбита Луны».

Это определение двойной планеты зависит от расстояния пары от Солнца. Если бы система Земля-Луна находилась на орбите дальше от Солнца, чем сейчас, то Земля выиграла бы перетягивание каната. Например, на орбите Марса значение перетягивания каната Луны будет равно 1,05. Кроме того, согласно этому аргументу, несколько крошечных спутников, открытых после предложения Азимова, можно было бы квалифицировать как двойные планеты. Маленькие внешние спутники Нептуна Несо и Псамате , например, имеют значения перетягивания каната 0,42 и 0,44, что меньше, чем у земной Луны. Тем не менее, их массы крошечны по сравнению с массами Нептуна, с предполагаемым соотношением 1,5 × 10. ⁻⁹ ( 1 ⁄ 700 000 000 ) и 0,4 × 10 ⁻⁹ ( 1 ⁄ 2,500,000,000 ).

Формирование системы

Последнее соображение касается того, каким образом эти два органа образовали систему. Считается, что системы Земля-Луна и Плутон-Харон образовались в результате гигантских столкновений : одно тело подверглось столкновению со вторым телом, в результате чего образовался диск обломков, а в результате аккреции образовались либо два новых тела, либо одно новое. тело сформировано, а большее тело осталось (но изменилось). Однако гигантский удар не является достаточным условием для того, чтобы два тела стали «двойными планетами», поскольку такие удары также могут создавать крошечные спутники, такие как четыре небольших внешних спутника Плутона.

Ныне отброшенная гипотеза происхождения Луны фактически называлась «гипотезой двух планет»; Идея заключалась в том, что Земля и Луна образовались в одной и той же области Солнечной системы протопланетного диска , образуя систему под гравитационным взаимодействием. Эта идея также является проблематичным условием для определения двух тел как «двойных планет», поскольку планеты могут «захватывать» спутники посредством гравитационного взаимодействия. Например, спутники Марса ( Фобос и Деймос ) считаются астероидами, давно захваченными Марсом . Такое определение также считало бы Нептун-Тритон двойной планетой, поскольку Тритон был телом пояса Койпера того же размера и аналогичного состава, что и Плутон, позже захваченный Нептуном .

См. также

• Определение планеты 2006 г.
• 3753 Пшеница
• Коорбитальная конфигурация
• Определение планеты
• Эклиптика
• Сфера холма
• Естественный спутник
• Орбита Луны
• Квазиспутниковый
• Спутниковая система (астрономия)

Ссылки

Информационные примечания

Цитаты

Библиография

• Стерн, С. Алан (27 февраля 1997 г.). «Клайд Томбо (1906–97) астроном, открывший девятую планету Солнечной системы» . Природа . 385 (6619): 778. Бибкод : 1997Natur.385..778S . doi : 10.1038/385778a0 Плутон-Харон — «единственный известный пример настоящей двойной планеты». {{cite journal}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )
• Лиссауэр, Джек Дж. (25 сентября 1997 г.). «Нелегко сделать Луну». Природа . 389 (6649): 327–328. Бибкод : 1997Natur.389..327L . дои : 10.1038/38596 . S2CID   5416221 Сравнивает теории двух планет: образования Земля-Луна и Плутон-Харон. {{cite journal}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )

Дальнейшее чтение

• Азимов, Исаак (1960). Двойная планета . Нью-Йорк: Абеляр-Шуман.
• Азимов, Исаак (1990). Плутон: двойная планета? . Милуоки: Дж. Стивенс. ISBN  9781555323738 .
• Кабрера, Дж.; Шнайдер, Дж. (2007). «Обнаружение спутников внесолнечных планет по взаимным событиям». Астрономия и астрофизика . 464 (3): 1133–1138. arXiv : astro-ph/0703609 . Бибкод : 2007A&A...464.1133C . дои : 10.1051/0004-6361:20066111 . S2CID   14665906 .

Внешние ссылки

• Словарное определение двойной планеты в Викисловаре.