Mặt trăng có mặt trăng không?

Chúng ta đã phát hiện ra bất kỳ vệ tinh tự nhiên của các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh hoặc hành tinh lùn? Thậm chí rất nhỏ, hoặc tương đối ngắn - ví dụ như các vòng tròn quanh các mặt trăng của Sao Thổ, một số thiên thạch quay quanh các mặt trăng Sao Mộc, hoặc một cái gì đó quay quanh quỹ đạo Charon? Hay là Star-Planets-Moons là mức đệ quy quỹ đạo tự nhiên sâu nhất tự nhiên?

Tôi không nghĩ có bất kỳ hệ mặt trời nào. Chúng ta có khoảng 250 tiểu hành tinh có mặt trăng . Chiếc nhẫn của Rhea dường như là ngoại lệ duy nhất.

Chỉnh sửa: Ban đầu tôi đã nói "một mặt trăng với mặt trăng sẽ là một hệ thống không ổn định , do ảnh hưởng của lực hấp dẫn của hành tinh." @Florian không đồng ý với điều này. Tuy nhiên, câu trả lời phức tạp hơn một mình quả cầu Hill.

Ở lần xấp xỉ đầu tiên, quả cầu Hill cho bán kính trong đó quỹ đạo quanh mặt trăng có thể ổn định. Bán kính trên Mặt trăng của chúng tôi là 64000 km.

Đối với Mặt trăng của chúng ta, chúng ta biết rằng hầu hết các quỹ đạo thấp đều không ổn định do mascons : nồng độ khối lượng bên dưới bề mặt khiến trường hấp dẫn của Mặt trăng không đồng đều rõ rệt. Chỉ có bốn khuynh hướng trong đó một vật thể quay quanh Mặt trăng sẽ tránh được tất cả các mascons và sẽ ổn định: 27º, 50º, 76º và 86º.

Các quỹ đạo cao trên Mặt trăng đều không an toàn: trên 1200 km và độ nghiêng hơn 39,6 độ, trọng lực của Trái đất phá vỡ quỹ đạo của vệ tinh. Lưu ý rằng những quỹ đạo này thoải mái trong quả cầu của Mặt trăng.

Có quỹ đạo ổn định ở độ nghiêng cao và độ lệch tâm cao:

Đối với các mặt trăng khác trong hệ mặt trời: hầu hết chúng đều nhỏ hơn và quay quanh các hành tinh lớn hơn, vì vậy các quả cầu Hill của chúng nhỏ và lực hấp dẫn của hành tinh cũng sẽ phá vỡ phần lớn thể tích bên trong quả cầu Hill.

Moons dưới giới hạn nơi trọng lực của chúng đủ mạnh để làm cho chúng hình cầu, sẽ có vấn đề với các trường hấp dẫn không đồng đều. Mascons cũng có thể có mặt.

Có một câu trả lời trước đây ở đây tuyên bố rằng "một mặt trăng với mặt trăng sẽ là một hệ thống không ổn định". Điều đó là không chính xác.

Theo trực giác: Tất nhiên các vệ tinh có thể có các vệ tinh có quỹ đạo ổn định lâu dài. Hãy nghĩ về Trái đất quay quanh Mặt trời và Mặt trăng quay quanh Trái đất. Quỹ đạo của Mặt trăng (vệ tinh của vệ tinh) ổn định lâu dài.

Nghiêm khắc hơn:

Quỹ đạo của vệ tinh sẽ ổn định nếu nó đủ sâu bên trong quả cầu Hill , trong khu vực được gọi là khu vực ổn định thực sự. Các giới hạn hơi mờ, nhưng vùng ổn định thực sự thường là 1/3 đến 1/2 của hình cầu Hill.

Nếu bạn nhìn vào tiềm năng hấp dẫn, quả cầu Hill là khu vực nơi các đường viền trở thành hình tròn. Sâu vào khu vực đó, quỹ đạo ổn định lâu dài:

Điểm mấu chốt là: Một mặt trăng có thể có các mặt trăng của riêng nó nếu nó đủ lớn và đủ xa hành tinh và nếu các mặt trăng thứ cấp đủ gần với mặt trăng chính.

Một cách để tính quả cầu Hill được đưa ra trên trang wiki được liên kết ở trên. Một số toán học có thể được tìm thấy ở đây:

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

Một vài bài viết thêm về vấn đề ổn định lâu dài của quỹ đạo vệ tinh:

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

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

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

Về mặt lý thuyết có thể cho các mặt trăng tự nhiên của mặt trăng tồn tại trên quỹ đạo ổn định. Có một bài báo năm 2018 khám phá chủ đề này. Tính toán của họ cho thấy một số mặt trăng trong hệ mặt trời thực sự có khả năng về mặt lý thuyết có thể lưu trữ các mặt trăng tồn tại lâu dài, bao gồm Titan của Saturn và Iapetus, Callisto của Sao Mộc và Mặt trăng của Trái đất. Tuy nhiên, cho đến nay, bất kỳ mặt trăng mặt trăng như vậy vẫn chưa được quan sát. (Ngẫu nhiên, có một danh sách các thuật ngữ được đề xuất cho các mặt trăng của mặt trăng, phổ biến nhất trong số đó có vẻ là "chìm" và "moonmoon".)

Bài viết này có một bản tóm tắt tốt của bài báo.

Đúng là quả cầu Hill là một xấp xỉ và các nhiễu loạn từ các vật thể hấp dẫn và bức xạ khác có thể làm mất ổn định quỹ đạo ngay cả trong quả cầu Hill của cơ thể. Tuy nhiên, đó là một ước tính hợp lý rằng nếu một quỹ đạo nằm trong một nửa bán kính của quả cầu Hill, thì quỹ đạo đó sẽ ổn định theo thứ tự hàng tỷ năm.

Bài báo có một số biểu đồ cho thấy rằng có một vài mặt trăng trong hệ mặt trời có thể có các tiểu cảnh có kích thước 10 km ổn định trong ít nhất là tuổi của hệ mặt trời, dưới ảnh hưởng của thủy triều dưới mặt trăng

Tuy nhiên, các tác giả của bài báo lưu ý rằng các biểu đồ trên không tính đến sự không ổn định động như phân bố khối lượng bất thường của Mặt trăng, nhiễu loạn Trái đất, tương tác động giữa các mặt trăng trong các hệ mặt trăng và các sự kiện tán xạ động giữa các hành tinh.

Dãy xích đạo của Iapetus có thể gợi ý về sự tồn tại của một quá khứ phụ. Levison et al. (2011) đưa ra giả thuyết rằng núi này là từ một vụ va chạm submoon-tạo, nơi submoon được thủy triều đẩy ra ngoài và vành đai mảnh vỡ đã được thủy triều đẩy vào trong để tạo ra các sườn núi. Ngoài ra, Dombard et al. (2012) đưa ra giả thuyết rằng vành đai được gây ra bởi một chiếc tàu ngầm xoắn vào bên trong và bị xé nhỏ ra.

Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa thực sự thấy bất kỳ chương trình phụ nào trực tiếp. Một lý do có thể là chúng quá nhỏ để có thể nhìn thấy. Sẽ rất khó để phát hiện thứ gì đó rộng 10 mét quay quanh Mặt trăng, chứ đừng nói đến Titan.

Mặc dù thực tế là chúng ta chưa từng thấy bất kỳ thứ nào trong số những cái lớn hơn về mặt lý thuyết này cho thấy rằng có thể có một số lý do khác khiến chúng không phổ biến.

Ví dụ, có thể quá khó để chúng hình thành ngay từ đầu, trong sự hỗn loạn của khí và bụi bao quanh một ngôi sao bé. Thủy triều cũng làm cho quỹ đạo của các mặt trăng mở rộng theo thời gian, do đó, bất động sản phục tùng bất động sản ngay bây giờ sẽ không phải là hàng tỷ năm trước. Ví dụ, Mặt trăng có khả năng hình thành trong một số bán kính Trái đất từ ​​hành tinh của chúng ta, nó sẽ ở quá gần hành tinh này để một tàu ngầm có thể khả thi. Và có lẽ nó quá hiếm và không có khả năng để mặt trăng bắt được một tiểu hành tinh và khiến nó trở thành một tiểu thể.