У місячних є місячні?

Чи виявили ми якісь природні супутники природних супутників планет або карликових планет? Навіть дуже маленькі або відносно недовговічні - наприклад, локони навколо супутників Сатурна, якісь метеорити, що обходять навколо лун Юпітера, чи щось на орбіту Харона? Або Зоряні планети-Місяці найглибший у природі рівень орбітальної рекурсії?

Я не думаю , що є якісь - або в Сонячній системі. У нас є близько 250 астероїдів з місяцями . Кільце Rhea здається єдиним винятком.

Редагувати: Спочатку я говорив, що "Місяць з Місяцем був би нестабільною системою через гравітаційний вплив планети". @Florian не погоджується з цим. Однак відповідь є більш складною, ніж лише сфера Хілл.

При першому наближенні сфера Хілла дає радіус, в якому орбіти навколо Місяця можуть бути стабільними. Радіус нашої Місячної гори - 64000 км.

Для власного Місяця ми знаємо, що більшість низьких орбіт нестабільні через маскони : масові концентрації нижче поверхні, які роблять гравітаційне поле Місяця помітно нерівним. Є лише чотири нахили, коли об’єкт, який обертається навколо Місяця, уникає всіх масконів і був би стабільним: 27º, 50º, 76º та 86º.

Високі орбіти над Місяцем також не всі безпечні: понад 1200 км і нахили понад 39,6º, гравітація Землі порушує орбіту супутника. Зауважте, що ці орбіти зручно перебувають у сфері Місяць.

Є стабільні орбіти з високими нахилами і високим ексцентриситетом:

Що стосується інших лун Сонячної системи: більшість з них менші та орбітують навколо більших планет, тому сфери їхнього пагорба невеликі, а гравітація планети також порушить значну частину об’єму всередині сфери Хілла.

Місяці нижче межі, де їх сила тяжіння досить сильна, щоб зробити їх сферичними, виникнуть проблеми з нерівними гравітаційними полями. Маскони також можуть бути присутніми.

Тут є попередня відповідь, яка стверджує, що "місяць з місяцем був би нестабільною системою". Це неправильно.

Інтуїтивно зрозуміло: звичайно, супутники можуть мати супутники з тривалими стабільними орбітами. Подумайте про Землю, яка обертається навколо Сонця, і Місяць, який обертається навколо Землі. Орбіта Місяця (супутник супутника) довгостроково стабільна.

Більш суворо:

Орбіта супутника супутника буде стабільною, якщо він буде досить глибоко всередині сфери Хілла , в межах так званої справжньої області стабільності. Межі трохи нечіткі, але справжня область стійкості зазвичай нижня 1/3 до 1/2 сфери Хілла.

Якщо подивитися на гравітаційний потенціал, сфера Хілла - це область, де контури стають круглими. Заглиблюючись у цю зону, орбіти довгостроково стабільні:

Підсумок: Місяць може мати свої місяці, якщо він достатньо великий і досить далекий від планети, і якщо вторинні місяці досить близькі до первинного Місяця.

Один із способів обчислити сферу Хілла наведено на вікі-сторінці, пов’язаній вище. Тут ви знайдете більше математики:

http://www.jgiesen.de/astro/stars/roche.htm

Кілька додаткових статей про проблему довгострокової стабільності супутникових орбіт:

http://mnras.oxfordjournals.org/content/391/2/675.фул

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001910359190039V

http://mnras.oxfordjournals.org/content/373/3/1227.full

Теоретично можливо, що природні місячні місяці існують на стабільних орбітах. Існує документ про 2018 рік, який вивчає цю тему. Їх розрахунки показують, що декілька місячних променів у Сонячній системі насправді теоретично здатні приймати довголітні місяці, включаючи Титан та Япет Сатурна, Каллісто Юпітера та Місяць Землі. Однак поки що жодних подібних лунних лун досі не спостерігалося. (Між іншим, є список запропонованих термінів для місячних лун, найпопулярнішими з яких, здається, є "підморі" та "місячний місяць".)

У цій статті є хороший підсумок статті.

Це правда, що сфера Хілла - це наближення, і що збурення від інших гравітаційних тіл і випромінювання можуть дестабілізувати орбіту навіть у сфері пагорба тіла. Однак, це гідна оцінка, що якщо орбіта знаходиться в межах половини радіуса сфери Хілла, то ця орбіта була б стабільною на порядку мільярдів років.

У статті є кілька графіків, на яких показано, що в Сонячній системі є кілька місячних лун, які можуть мати підмони в масштабі 10 км, стабільні принаймні за віком Сонячної системи, під впливом припливів планети-місяця-підмори:

Автори статті зазначають, що вищезазначені графіки не враховують динамічних нестабільностей, таких як незвичайні масові розподіли Місяця, збурення Сонця-Землі, динамічні взаємодії між місяцями в багатомісячних системах та динамічні події розсіювання між планетами.

Екваторіальний хребет Япета, можливо, натякає на існування минулого підморося. Levison та ін. (2011 р.) Теоретизував, що цей хребет відбувається від зіткнення, що породжує півмісяць, де підморовину було охайно висунуто назовні, а пояс сміття був акуратно просунутий всередину, щоб створити хребет. Альтернативно, Dombard et al. (2012) теоретизував, що пояс був викликаний півмісяцем, спірально всередину і був охайно подрібнений.

Однак ми досі насправді не бачили жодного підмону. Однією з причин може бути те, що вони занадто малі, щоб їх можна було побачити. Було б досить складно помітити щось навколо 10-метрова орбіти навколо Місяця, не кажучи вже про Титан.

Хоча той факт, що ми не бачили жодного з цих теоретично можливих більших, говорить про те, що може бути якась інша причина, чому вони не є звичайною справою.

Наприклад, їм може бути занадто важко утворитися, в першу чергу, в хаосі газу і пилу, що кружляє дитяча зірка. Припливи також змушують орбіти лун з часом розширюватися, тому те, що є зручною нерухомості підмору зараз, не було б мільярдами років тому. Наприклад, Місяць, ймовірно, утворився в межах декількох радіусів Землі від нашої планети, що було б занадто близько до планети, щоб підмородок був здійсненним. І, можливо, це дуже рідко і малоймовірно, щоб Місяць захопив астероїд і став його підмором.