ดาวเคราะห์จะจับดวงจันทร์ได้อย่างไร
มีดวงจันทร์ 178 ดวงในระบบสุริยะตามเอกสารข้อเท็จจริงของดาวเคราะห์นาซ่าดังนั้นดูเหมือนว่าจะเป็นเหตุการณ์ทั่วไป ส่วนต่อไปนี้จะแสดงว่าการจับดวงจันทร์นั้นไม่น่าเป็นไปได้จริง แต่เมื่อโลกมีการจับภาพดวงจันทร์หนึ่งดวงหรือมากกว่านั้นจะง่ายขึ้น
เงื่อนไขเริ่มต้น
เริ่มต้นจากสภาวะเริ่มต้นดาวเคราะห์อยู่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์น้อยอยู่ในวงโคจรที่แตกต่างกันเกี่ยวกับดวงอาทิตย์
เพื่อให้การจับกุมเป็นไปได้ดาวเคราะห์น้อยและดาวเคราะห์จะต้องเข้ามาใกล้ เมื่อดาวเคราะห์น้อยเข้ามาในอิทธิพลของดาวเคราะห์แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เป็นปัจจัยหลักในการกำหนดเส้นทางของดาวเคราะห์น้อย
ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้
เมื่อเทียบกับโลกดาวเคราะห์น้อยจะติดตามวิถีไฮเพอร์โบลิกดังนั้นจึงมีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการดักจับ ผลลัพธ์ที่หลากหลายอาจเกิดขึ้นได้ แต่สิ่งที่นำไปสู่การจับกุมคือสิ่งที่ดาวเคราะห์น้อยสูญเสียพลังงานจลน์มากพอสำหรับความเร็วที่จะลดลงต่ำกว่าความเร็วการหลบหนีของดาวเคราะห์ในขณะที่ยังคงมีพลังงานเพียงพอที่จะบรรลุวงโคจรแบบปิด ผลลัพธ์หลักที่เป็นไปได้ (ไม่ใช่เฉพาะเท่านั้น) คือ
วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยนั้นถูกรบกวนโดยส่วนใหญ่หรือน้อยกว่าและมันยังคงดำเนินต่อไปจนหลุดออกจากขอบเขตของอิทธิพลของดาวเคราะห์
วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยถูกรบกวนและดาวเคราะห์น้อยส่งผลกระทบต่อพื้นผิวดาวเคราะห์ ซึ่งมักจะเป็นจุดสิ้นสุดของกระบวนการ แต่ทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับวิธีการที่โลกยึดดวงจันทร์ได้ว่าร่างกายที่ชื่อว่าThea นั้นส่งผลกระทบต่อโลกและดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นจากเศษซากชนบางส่วน
วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยนั้นถูกรบกวนและเส้นทางของดาวเคราะห์น้อยตัดกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์สูญเสียพลังงานจลน์เป็นความร้อนในชั้นบรรยากาศ (คล้ายกับaerobraking )
วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยใกล้กับดวงจันทร์ที่มีอยู่ของดาวเคราะห์และเร่งความเร็ว (ในแง่ที่ว่าการชะลอตัวเป็นเพียงการเร่งด้วยเครื่องหมายตรงข้าม) โดยดวงจันทร์ที่มีอยู่ตามที่ใช้โดยยานอวกาศ MESSENGER เพื่อชะลอความเร็วก่อนที่จะโคจรรอบดาวพุธ
สองกรณีสุดท้ายยอมรับความเป็นไปได้ของการดักจับ
การจับภาพที่เป็นไปได้
หลังจากสูญเสียพลังงานในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ถ้าดาวเคราะห์น้อยสูญเสียพลังงานมากพอมันอาจเข้าสู่วงโคจรรอบโลก ปัญหาคือวงโคจรจะแยกชั้นบรรยากาศอีกครั้งโดยสูญเสียพลังงานทุกครั้งที่มันทำเช่นนั้นจนกว่ามันจะส่งผลกระทบต่อพื้นผิวของดาวเคราะห์ การจับสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีดวงจันทร์อยู่และอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องสำหรับแรงโน้มถ่วงเพื่อลดความเยื้องศูนย์ของวงโคจรของดาวเคราะห์น้อย
ดังนั้นกรณีที่น่าเป็นไปได้มากที่สุดที่ดาวเคราะห์สามารถจับดาวเคราะห์น้อยอิสระได้คือเมื่อมีดวงจันทร์หนึ่งดวงหรือมากกว่านั้นปรากฏอยู่ ดาวเคราะห์น้อยที่เข้ามาจะต้องหลีกเลี่ยงการเข้าสู่ทรงกลมฮิลล์ของดวงจันทร์ที่มีอยู่ - ภูมิภาคที่ดวงจันทร์จะครองเส้นทางของดาวเคราะห์น้อย
การช่วยแรงโน้มถ่วงสามารถเร่งดาวเคราะห์น้อยได้เมื่อดาวเคราะห์น้อยเคลื่อนผ่านวงโคจรของดวงจันทร์ แต่สามารถชะลอดาวเคราะห์น้อยที่กำลังผ่านเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ได้ ในกรณีนี้พลังงานจลน์บางส่วนของดาวเคราะห์น้อยจะถูกถ่ายโอนไปยังดวงจันทร์ เช่นเดียวกับกรณีของการจับ aerobraking การจับแรงโน้มถ่วงช่วยต้องใช้ดวงจันทร์ที่มีอยู่ในสถานที่ที่เหมาะสม
อีกกลไกหนึ่ง
กระดาษที่สวยงามที่ได้รับการตีพิมพ์ในธรรมชาติ (ดังที่ระบุไว้ด้านล่าง) แสดงให้เห็นว่าวัตถุสองศพที่โคจรรอบกันและกันขณะที่พวกมันเข้าใกล้ดาวเคราะห์น่าจะนำไปสู่การถูกดาวเนปจูนจับได้ กลไกนี้สามารถนำไปใช้ในกรณีอื่นด้วย นี้วิทยานิพนธ์ (PDF) กล่าวถึงกระบวนการที่คล้ายดาวพฤหัสบดี
ร่างกายที่ผิดปกติ
ปรากฎว่าร่างที่มีรูปร่างผิดปกติสามารถจับได้ง่ายกว่าวัตถุทรงกลม การโคจรอยู่ภายในทรงกลมของดาวเคราะห์นั้นไม่เพียงพอที่จะทำการยึดครองได้อย่างถาวร มีเพียงวงโคจรในครึ่งล่างของทรงกลมเท่านั้นที่มีความเสถียร ศพที่อยู่ในวงโคจรที่สูงขึ้นสามารถถูกรบกวนโดยดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้เคียงและในที่สุดร่างกายก็จะถูกขับออกมาได้ แต่ร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติออกแรงผันผวนเล็กน้อยในแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์และโคจรรอบในคฤหาสน์ที่วุ่นวาย เมื่อดวงจันทร์หรือวงแหวนอื่นปรากฎวงโคจรที่วุ่นวายเหล่านี้จะค่อยๆถ่ายโอนพลังงานไปยังร่างกายในวงโคจรที่ต่ำกว่าทำให้ร่างกายใหม่ไปสู่วงโคจรที่ต่ำกว่าและจึงกลายเป็นภูมิคุ้มกันต่อการก่อกวนจากภายนอก [ต้องการอ้างอิง]
Prograde vs retrograde orbits
การวิเคราะห์แบบเดียวกันของวงโคจรที่วุ่นวายและงานก่อนหน้านี้ยังสรุปได้ว่าวงโคจรถอยหลังเข้าคลองมีความเสถียรมากกว่าวงโคจรที่เลื่อนระดับ ในขณะที่วงโคจร prograde มีความเสถียรเฉพาะในช่วงครึ่งปีภายในของทรงกลมฮิลล์, วงโคจรสามารถมีเสถียรภาพการถึง100% ของรัศมีฮิลล์ ดังนั้นการจับภาพถอยหลังเข้าคลองเป็นที่สังเกตมากกว่าปกติ (นี่ไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมดมันยังคงเป็นเรื่องของการวิจัย)
ดวงจันทร์วงแหวนและระบบสุริยะยุคต้นหลายดวง
ในขณะที่ความน่าจะเป็นของดวงจันทร์ดวงเดียวอยู่ในสถานที่ที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสมอยู่ในระดับต่ำเมื่อมีดวงจันทร์หลายดวง แต่ความน่าจะเป็นของการปฏิสัมพันธ์เพิ่มเติมนั้นเพิ่มขึ้นในเชิงเรขาคณิตดังนั้นดวงจันทร์ยิ่งมีแนวโน้มมากขึ้นที่จะจับภาพได้มากขึ้น การมีอยู่ของวงแหวนยังช่วยในการดักจับโดยการลากบนดวงจันทร์ใหม่โดยใช้พลังงานและลดวงโคจรของมันในลักษณะเดียวกับที่ก๊าซที่ไม่ผ่านการล้างจะทำในระบบสุริยะยุคแรก
ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดมีดวงจันทร์มากที่สุด
อาจชัดเจน แต่ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดมีดวงจันทร์มากที่สุด นี่เป็นเพราะพวกมันมีบ่อแรงโน้มถ่วงที่ลึกกว่าและกวาดในวัตถุมากขึ้น แม้ว่าความน่าจะเป็นในการดักจับต่ำ (วัตถุส่วนใหญ่เพิ่งถูกดึงเข้าสู่โลก) หยดของเหลวที่เสถียรได้จับภาพมากกว่าวงโคจรหลายล้าน
ข้อสรุป
กลไกการดักจับแต่ละครั้งต้องใช้ชุดเงื่อนไขที่บังเอิญและดังนั้นจึงเป็นเหตุการณ์ที่ค่อนข้างหายาก กลไกหนึ่งคือดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งที่โคจรร่วมกันแยกออกจากกันเมื่อเข้าสู่ดาวเคราะห์ทรงกลมฮิลล์ อัตราต่อรองของดาวเคราะห์น้อยแต่ละดวงนั้นดีขึ้นเมื่อดาวเคราะห์น้อยมาถึงด้วยพลังงานจลน์ต่ำซึ่งจะต้องมอบให้กับวัตถุอื่นที่โคจรรอบโลกและเมื่อมีดวงจันทร์จำนวนมากหรือระบบวงแหวน
ดูสิ่งนี้ด้วย