Có giới hạn nào trong đó một vòng hành tinh có thể hình thành và duy trì quỹ đạo so với hành tinh không?
Họ có phải ở trong quỹ đạo xích đạo tròn không?
Có độ cao tối thiểu hoặc tối đa, nói về giới hạn Roche, quỹ đạo địa không đồng bộ hoặc các điểm khác trong không gian?
Câu trả lời:
Chiếc nhẫn Phoebe của Saturncó độ nghiêng quỹ đạo 173 ° so với đường hoàng đạo nên nó thực sự nằm trong quỹ đạo ngược và nghiêng 27 ° so với các vòng trong của Sao Thổ, cho thấy rõ ràng không có bất kỳ giới hạn nào đối với độ nghiêng của quỹ đạo. Nó đang ăn đứt mặt trăng của Sao Thổ (có thể do tác động của thiên thạch micromet) cho thấy chừng nào vòng hành tinh có nguồn nguyên liệu với quỹ đạo đã nghiêng, vòng sẽ theo nó (bảo toàn động lượng góc của cơ thể ban đầu của nó). Điều đó tất nhiên không loại trừ quỹ đạo cực, nhưng chúng ta vẫn chưa thấy bất kỳ chiếc nhẫn nào như thế. Về mặt lý thuyết, quỹ đạo của chúng vẫn ổn định như mọi thứ miễn là nó không giao nhau với các nhiễu loạn hấp dẫn khác, như các điểm Lagrange, hoặc các đường dẫn của các thiên thể khác sẽ ngăn nó tạo thành một vòng hoàn chỉnh với sự bồi đắp (điều gì đó chỉ được thực hiện một phần bởi Iapetus giao với vòng Phoebe). Mặc dù vậy, phần lớn các vòng hành tinh có thể được làm bằng vật liệu của hành tinh, và sau đó sẽ tự nhiên đi theo vòng quay của chính nó, ít nhiều (tùy thuộc vào sự hình thành của chúng) và một lần nữa bảo toàn động lượng góc.
Vòng Phebe cũng cực kỳ lớn, trải dài từ 59 đến 300 bán kính của Sao Thổ (được quan sát bởi Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA trong phạm vi hồng ngoại giữa 128 và 207 bán kính của Sao Thổ, có thể đọc nhiều hơn trong bài đăng trên blog của Emily Lakdawalla ), chứng minh điều đó miễn là Vật liệu của chiếc nhẫn sẽ không đạt được vận tốc thoát hoặc bị thu hút nhiều hơn bởi một thiên thể khác (ngoài L 1điểm) cũng không có nhiều giới hạn về kích thước của chúng. Về lý thuyết, ví dụ, nếu chúng ta tưởng tượng một số sao lùn nâu bất hảo không bị ràng buộc bởi bất kỳ hệ mặt trời nào và trôi nổi tự do trong môi trường liên sao không gần với bất kỳ ngôi sao nào, kích thước vòng sẽ chỉ bị giới hạn bởi áp lực riêng của môi trường liên sao. Ít nhất là cho đến khi sao lùn nâu trong câu hỏi đi gần hơn với một số ảnh hưởng hấp dẫn mạnh hơn và mất đi vòng tròn của nó, đó là.
Vì vậy, về mặt lý thuyết, kích thước tối đa của chiếc nhẫn sẽ chỉ giới hạn ở điểm L 1 (trong đó các điểm hấp dẫn của hai vật thể lớn triệt tiêu lẫn nhau). Đối với khoảng cách tối thiểu, điều đó phụ thuộc vào kích thước của các hạt mà vòng được tạo ra, kéo dài bầu khí quyển của hành tinh và cường độ áp suất bức xạ của nó sẽ làm giảm lực hấp dẫn. Vì vậy, rất khó để đưa ra bất kỳ giá trị tối thiểu hợp lý. Nếu chúng ta có một hành tinh quay nhanh (ví dụ hành tinh lùn Haumea) như một ví dụ, một thứ sẽ quay nhanh đến mức nó thực sự sẽ mất một số vật liệu do nó đạt vận tốc thoát ở xích đạo của hành tinh, và nếu chúng ta cho rằng quá trình này có thể được duy trì trong thời gian đủ dài, thì sẽ không bất kỳ mức tối thiểu nào vì đĩa hành tinh về cơ bản sẽ chạm vào bề mặt hành tinh. Cuối cùng, hành tinh sẽ mất phần lớn vòng quay của chính nó, tương tự như một vận động viên trượt băng quay nhanh bằng cách duỗi tay, bằng cách chuyển một phần khối lượng của nó thành bán kính lớn hơn, và hành tinh sẽ ngừng bổ sung vật liệu của đĩa.