Prirodzený satelit nie je nič výnimočné...

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Prirodzený satelit nie je nič výnimočné..."

Ján Jelínek
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 Mesiace exoplanét

2 Prirodzený satelit nie je nič výnimočné... Slnečná sústava 173 mesiacov planét, 8 mesiacov trpasličích planét Všetky planéty okrem Merkúru a Venuše majú mesiace

3 Mesiace trpasličích planét Haumea

4 Mesiace asteroidov Cca 15% asteroidov má prirodzený satelit

5 Ako vznikli mesiace? 1. vznik spolu s planétou, malý disk protoplanetárnej hmoty okolo tvoriacej sa planéty: kruhové dráhy, blízko pri planéte, skoro nulové sklony 2. zachytenie telesa výstredné dráhy, vysoké sklony, retrográdna rotácia (Triton-Neptún, Phobos a DeimosMars, irregular satellites Jupiter, Saturn...) 3. zrážka s iným telesom (Mesiac-Zem, Pluto-Cháron, TNO mesiace) 4 rozpad telesa = slapový alebo odstredivou silou (asteroidy)

6 Limity prirodzeného satelitu Hillova sféra riešenie problému n-telies Gravitačná dominancia planéty pred (reštringovaného) materskou hviezdou

7 Limity prirodzeného satelitu Rocheho limit slapové sily (diferenciálna grav. sila planéty) presiahne tiažovú silu a vnútornú súdržnosť satelitu Sila slapov (na element hmoty) vs. vlastná gravitácia satelitu pevné teleso kvapalné teleso

prográdna rotácia (vzhľadom na rotáciu planéty) retrográdna rotácia Maximálna

8 Mesiace exoplanét (Domingos et al., 2006) Zóna stability, numerické simulácie: prográdna a retrográdna rotácia prográdna rotácia (vzhľadom na rotáciu planéty) retrográdna rotácia Maximálna bezpečná vzdialenosť mesiaca od planéty aip (1.0891±0.0049)+(0.4576±0.0472)eSat+(2.9559±0.0932)eSat2[Rp] air (1.127±0.1367) +(5.4003±0.2289)eSat2[Rp]

9 tri možné scenáre vývoja satelitu: 1. únik 2. pád na planétu 3. stabilná dráha, slapy, synchronizácia rotácie Ak satelit padá na planétu, jeho životnosť je: Rp priemer planéty, Mp hmotnosť planéty, ae úniková vzdialenosť, Qp faktor disipácie slapovej sily, K2P Love-ovo číslo, T vek hviezdy Maximálna hmotnosť satelitu f~0.5, Qp~105,

11 Dôsledky 1. horúci Jupiter je tak blízko pri hviezde, že jeho Rocheho limit je väčší, ako Hillova sféra. Nemôže mať mesiac 2. Mesiace nemôžu byť veľmi hmotné oproti planéte 3. Hmotnosť a vlastnosti mesiaca závisia od spôsobu vzniku (vznik so spoločnej hmoty, kolízia, záchyt, životnosť...)

12 Metódy detekcie Kipping, 2011 dizertačná práca Transit timing effects pohyb planéty a mesiaca okolo barycentra výchlylka planéty maxinálne oneskorenie planéty

13 Transit timing variations Problém = nevieme, či TTI spôsobujú ďalšie planéty alebo mesiac Ďalšie možné dôvody TTI: trójania, precesia apsíd planéty, vlastný pohyb hviezdy, binárna hviezda (neviditeľný sprievodca) Undersampling mesiac je bližšie ako Hillov polomer, iba minútové TTI = aká je perióda snímkovania? Ďalšie metódy: Transit Impact Parameter Transit Duration Variation

Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) Zatiaľ nenašiel nič... Teoretickí kandidáti: 1SWASP J140747.93-394542.

14 Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) Zatiaľ nenašiel nič... Teoretickí kandidáti: 1SWASP J transit survey, nevie sa, či okolo (vznikajúcej) hviezdy obieha exoplanéta so vznikajúcim mesiacom, alebo je to veľká formujúca sa exoplanéta (hmoťnosť nezmeraná) WASP-12b náznaky vo svetelnej krivke MOA-2011-BLG-262 mikrošošovka, 3.2 Mj planéta s 0.47Mz mesiacom vo vzdialenosti 0.13 AU (ale je viacero možností)

15 0.2 Rhill = mesiac

16 1.0 Rhill

17 Možnosti objavovania exomesiacov Priame zobrazovanie extrémne náročné Microlensing Pulsar timing Transit-timing Transit exoplanéty a mesiaca

18 Obývateľnosť exomesiacov? Planéta s mesiacom v habitable zone Tekutá voda na povrchu Atmosféra vyžaduje minimálnu hmotnosť mesiaca (jedine Titan v s.s. má atmosféru), slabú atmosféru malého mesiaca zničí slnečný vietor a vysokoenergetické častice v mag. poli planéty. Planéta musí mať aspon 7 percent hmotnosti Zeme (Ganymed má 2.5%) Magnetické pole mesiaca = interakcia s mag. poľom planéty... Silné slapy zdroj vnútornej energie pre mesiac a hoci planéta môže byť slapovo viazaná (mesiac tiež k planéte), ten obehne planétu rýchlejšie ako planéta okolo hviezdy = osvetlenie sa mení častejšie, vhodnejší ako vlastná planéta Stabilita dráhy: maximálna stabilná dráha mesiaca je cca 1/9 obežnej doby planéty

19 Migrácia (exo)planét

20 Nice model Late Heavy Bombardment ( mlr.r.), Caloris Basin, Aitken, Hellas, Mare Orientale, Imbrium Prejavy na Zemi: kráterov nad 20km, 40 nad 1000 km, niekoľko nad 5000 km

21 Nice model Rozdelenie dráh asteroidov hlavného pásu, Trojanov: vysoký sklon Trójanov, deplécia hmoty v hlavnom páse Nepravidelné satelity Jupitera a Saturnu a kolízne rodiny medzi satelitmi Kuiperov pás = veľa objektov v stabilných rezonanciách s Neptúnom

23 Nice model Kuiperov pás musel vzniknúť bližšie (15-20 AU), dnes je až sa 30 AU Urán asi vznikol ďalej, ako Neptún Spustenie rezonancia Jupitera so Saturnom 2:1

hybnosti (TNO dnu, planéty pomaly von) Jupiter = príliš hmotný,

24 Nice model Hmotnosť pôvodného Kuiper beltu cca 35 Mz Pomalá interakcia objektov s Uránom, Neptúnom, Saturnom = výmena momentu hybnosti (TNO dnu, planéty pomaly von) Jupiter = príliš hmotný, vyhadzoval TNO úplne von a naopak približoval sa ku Slnku... Rezonancia 1:2 Jupiter-Saturn

25 Grand tack model Rýchla formácia Jupitera v 3.5 AU (za frost line) Interakcia s diskom migrácia do vnútra (po 1.5 AU) Vznik Saturnu, migrácia ku Slnku = zastavenie systému Jupiter a Saturn a migrácia od Slnka Následné formovanie Neptúnu, Uránu a vnútorných planét Premiešanie typov asteroidov, menej hmoty v hlavnom páse preto nemohol Mars viac narásť

Migrácia exoplanét medzery v disku iba hmotné planéty Typ 1 priama interakcia s diskom,

smerom k hviezde a rýchlo, 1Mz 5AU za milión rokov.

prúdenia plynu a prachu v disku, pomalšie ako typ 1 Typ3 interakcia planét s veľkými

27 Migrácia exoplanét medzery v disku iba hmotné planéty Typ 1 priama interakcia s diskom, strata alebo získanie momentu hybnosti, závisí od hmotnosti planéty a disku (defakto vždy smerom k hviezde a rýchlo, 1Mz 5AU za milión rokov. Ak je disk turbulentný = random walk Typ 2 iba hmotné planéty, medzera v disku, závisí od prúdenia plynu a prachu v disku, pomalšie ako typ 1 Typ3 interakcia planét s veľkými nestabilitami v disku Gravitačný rozptyl výmena momentu hybnosti: planétaprotoplanéta a Slapová migrácia = len blízke explanéty (miliardy rokov)

Podobné dokumenty

Kroužek pro přírodovědecké talenty II lekce 13

Kroužek pro přírodovědecké talenty - 2019 II lekce 13 Mars - planeta čtvrtá (1,52 AU), terestrická - 1 oběh za 687 dní (1 r 322 d) - 2 měsíce Phobos, Deimos - pátrání po stopách života - dříve patrně hustá