В астрономии двойная планета (также двойная планета ) — это двойная спутниковая система , в которой оба объекта являются планетами или объектами планетарной массы , и чей совместный барицентр находится снаружи обоих планетных тел.
Хотя до трети звездных систем в Млечном Пути являются двойными [1], ожидается, что двойные планеты встречаются гораздо реже, поскольку типичное отношение масс планет к массам спутников составляет около 1:10000; на них сильно влияет гравитационное притяжение родительской звезды [2] и, согласно гипотезе гигантского удара, они гравитационно стабильны только при определенных обстоятельствах.
В Солнечной системе нет официальной двойной планеты, однако иногда считается, что система Земля - Луна таковой является. В рекламных материалах миссии SMART-1 Европейское космическое агентство назвало систему Земля-Луна двойной планетой. [3]
Несколько кандидатов в карликовые планеты можно описать как двойные планеты. На своей Генеральной ассамблее 2006 года Международный астрономический союз рассмотрел предложение о том, чтобы Плутон и Харон были переклассифицированы как двойная планета, [4] но предложение было отклонено в пользу текущего определения планеты МАС . Другие транснептуновые системы с пропорционально большими спутниками планетарной массы включают Эриду – Дисномию , Оркус – Вант и Варду – Ильмаре .
Двойные астероиды с компонентами примерно одинаковой массы иногда называют двойными малыми планетами . К ним относятся двойные астероиды 69230 Гермес и 90 Антиопа и двойные объекты пояса Койпера (KBO) 79360 Сила-Нунам и 1998 WW 31 .
Ведутся споры о том, какие критерии следует использовать для различения «двойной планеты» от «системы планета–луна». Ниже приведены соображения.
Определение, предложенное в Astronomical Journal, требует, чтобы оба тела по отдельности удовлетворяли критерию выхода за пределы орбиты, чтобы их можно было назвать двойной планетой. [5]
Одним из важных соображений для определения «двойных планет» является соотношение масс двух тел. Соотношение масс, равное 1, будет указывать на тела с одинаковой массой, а тела с соотношением масс, близким к 1, более привлекательны для обозначения как «двойные» [ требуется ссылка ] . Используя это определение, спутники Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна можно легко исключить; все они имеют массу менее 0,00025 ( 1 ⁄ 4000 ) планет, вокруг которых они вращаются. Некоторые карликовые планеты также имеют спутники, существенно менее массивные, чем сами карликовые планеты.
Самым заметным исключением является система Плутон-Харон. Отношение масс Харона к Плутону 0,122 (≈ 1 ⁄ 8 ) достаточно близко к 1, поэтому Плутон и Харон часто описывались многими учеными как «двойные карликовые планеты» («двойные планеты» до определения «планеты» в 2006 году). Международный астрономический союз (МАС) ранее классифицировал Харон как спутник Плутона, но также явно выразил готовность пересмотреть эти тела как двойные карликовые планеты в будущем. [6] Однако в отчете МАС 2006 года Харон-Плутон классифицировался как двойная планета. [7]
.jpg/1280px-ESO-L._Cal%C3%A7ada_-_Eso1142c_(by).jpg)
Отношение масс Луны к Земле, равное 0,01230 (≈ 1 ⁄ 81 ), также заметно близко к 1 по сравнению со всеми другими отношениями спутников к планетам. Следовательно, некоторые ученые рассматривают систему Земля–Луна как двойную планету, хотя это мнение меньшинства. Единственный спутник Эриды, Дисномия , имеет радиус где-то около 1 ⁄ 4 радиуса Эриды ; предполагая схожие плотности (состав Дисномии может существенно отличаться от состава Эриды, а может и нет), отношение масс будет около 1 ⁄ 40 , что является промежуточным значением между отношениями Луны к Земле и Харона к Плутону.
В настоящее время наиболее часто предлагаемым определением для двойной планетной системы является определение, в котором барицентр , вокруг которого вращаются оба тела, находится за пределами обоих тел [ требуется ссылка ] . Согласно этому определению, Плутон и Харон являются двойными карликовыми планетами, поскольку они вращаются вокруг точки, явно находящейся за пределами Плутона, как видно на анимациях, созданных на основе снимков космического зонда New Horizons 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, эта точка, тем не менее, лежит глубоко внутри Земли. Однако в настоящее время Луна мигрирует наружу от Земли со скоростью примерно 3,8 см (1,5 дюйма) в год; через несколько миллиардов лет центр масс системы Земля–Луна будет находиться вне Земли, что сделает ее системой двойной планеты.
Центр масс системы Юпитер-Солнце находится вне поверхности Солнца, хотя утверждение, что Юпитер и Солнце являются двойной звездой, не аналогично утверждению, что Плутон-Харон является двойной карликовой планетой. Юпитер слишком легок, чтобы быть фьюзером ; будь он в тринадцать раз тяжелее, он бы добился синтеза дейтерия и стал бы коричневым карликом . [8]
Айзек Азимов предложил провести различие между планетарно-лунными и двухпланетными структурами, основанное частично на том, что он назвал значением « перетягивания каната », которое не учитывает их относительные размеры. [9] Эта величина представляет собой просто отношение силы, действующей на меньшее тело со стороны большего (основного) тела, к силе, действующей на меньшее тело со стороны Солнца. Можно показать, что это равно
где m p — масса первичного тела (большего тела), m s — масса Солнца, d s — расстояние между меньшим телом и Солнцем, а d p — расстояние между меньшим телом и первичным телом. [9] Значение перетягивания каната не зависит от массы спутника (меньшего тела).
Эта формула фактически отражает отношение гравитационных воздействий на меньшее тело со стороны большего тела и со стороны Солнца. Значение перетягивания каната для спутника Сатурна Титана составляет 380, что означает, что удержание Сатурна на Титане в 380 раз сильнее, чем удержание Солнца на Титане. Значение перетягивания каната Титана можно сравнить с таковым для спутника Сатурна Фебы , у которого значение перетягивания каната составляет всего 3,5; то есть удержание Сатурна на Фебе всего в 3,5 раза сильнее, чем удержание Солнца на Фебе.
Азимов рассчитал значения перетягивания каната для нескольких спутников планет. Он показал, что даже крупнейший газовый гигант, Юпитер, имел лишь немного лучшее удержание, чем Солнце, на своих внешних захваченных спутниках, некоторые со значениями перетягивания каната не намного выше единицы. Почти в каждом из расчетов Азимова значение перетягивания каната было обнаружено больше единицы, поэтому в этих случаях Солнце проигрывает перетягивание каната планетам. Единственным исключением была Луна Земли, где Солнце выигрывает перетягивание каната со значением 0,46, что означает, что удержание Земли на Луне менее чем в два раза слабее, чем у Солнца. Азимов включил это в свои другие аргументы о том, что Земля и Луна должны считаться двойной планетой. [9]
Тогда мы могли бы рассматривать Луну не как истинный спутник Земли и не как захваченный, а как планету в своем собственном праве, движущуюся вокруг Солнца в осторожном шаге с Землей. Из системы Земля-Луна, самый простой способ изобразить ситуацию - это заставить Луну вращаться вокруг Земли; но если бы вы нарисовали картину орбит Земли и Луны вокруг Солнца точно в масштабе, вы бы увидели, что орбита Луны везде вогнута к Солнцу. Она всегда "падает" к Солнцу. Все остальные спутники, без исключения, "падают" от Солнца через часть своих орбит, захваченные, как они есть, высшим притяжением своих основных планет - но не Луны. [9] [10] [Сноска 1]
— 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 оказалась на орбите дальше от Солнца, чем сейчас, то Земля выиграла бы перетягивание каната. Например, на орбите Марса значение перетягивания каната Луны было бы равно 1,05. Кроме того, несколько крошечных лун, открытых после предложения Азимова, можно было бы квалифицировать как двойные планеты по этому аргументу. Например, небольшие внешние луны Нептуна Несо и Псамафе имеют значения перетягивания каната 0,42 и 0,44, что меньше, чем у Луны Земли. Однако их массы ничтожно малы по сравнению с массой Нептуна, с предполагаемым отношением 1,5 × 10−9 ( 1 ⁄ 700 000 000 ) и 0,4 × 10−9 ( 1 ⁄ 2 500 000 000 ).
Последнее соображение — это способ, которым два тела пришли к образованию системы. Предполагается, что обе системы Земля–Луна и Плутон–Харон были сформированы в результате гигантских столкновений : одно тело столкнулось со вторым телом, в результате чего образовался диск из обломков, и посредством аккреции образовались либо два новых тела, либо одно новое тело, при этом более крупное тело осталось (но изменилось). Однако гигантское столкновение не является достаточным условием для того, чтобы два тела стали «двойными планетами», поскольку такие столкновения также могут образовывать крошечные спутники, такие как четыре небольших внешних спутника Плутона.
Ныне заброшенная гипотеза происхождения Луны на самом деле называлась «гипотезой двойной планеты»; идея заключалась в том, что Земля и Луна образовались в одной и той же области протопланетного диска Солнечной системы , образовав систему под гравитационным взаимодействием. Эта идея также является проблемным условием для определения двух тел как «двойных планет», поскольку планеты могут «захватывать» луны посредством гравитационного взаимодействия. Например, луны Марса ( Фобос и Деймос ) считаются астероидами, захваченными давным-давно Марсом . Такое определение также считало бы Нептун-Тритон двойной планетой, поскольку Тритон был телом пояса Койпера того же размера и похожего состава, что и Плутон, позже захваченный Нептуном .
Информационные заметки
Цитаты
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )Библиография
{{cite journal}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )Дальнейшее чтение
Словарное определение термина двойная планета в Викисловаре
