Gibt es irgendwelche Grenzen, an denen ein Planetenring eine Umlaufbahn relativ zum Planeten bilden und aufrechterhalten kann?
Müssen sie sich in einer kreisförmigen äquatorialen Umlaufbahn befinden?
Gibt es eine minimale oder maximale Höhe, beispielsweise in Bezug auf das Roche-Limit, die geosynchrone Umlaufbahn oder andere Punkte im Weltraum?
Antworten:
Der Saturn Phoebe RingDie Umlaufbahnneigung beträgt 173 ° zur Ekliptik, befindet sich also tatsächlich in einer retrograden Umlaufbahn und ist um 27 ° zu den Saturn-Innenringen geneigt. Dies zeigt, dass die Umlaufbahnneigung eindeutig nicht begrenzt ist. Es speist sich vom Saturnmond Phoebe (möglicherweise aufgrund von Mikrometeoriteneinschlägen) ab und zeigt an, dass der Ring, solange der Planetenring eine Materialquelle mit bereits geneigter Umlaufbahn hat, dieser folgt (wobei der Drehimpuls seines Ursprungskörpers erhalten bleibt). Das schließt natürlich polare Umlaufbahnen nicht aus, aber solche Ringe haben wir noch nicht gesehen. Theoretisch ist ihre Umlaufbahn jedoch genauso stabil wie jede andere, solange sie andere Gravitationsstörungen wie Lagrange-Punkte nicht schneidet. oder Pfade anderer Himmelskörper, die verhindern würden, dass sich ein vollständiger Ring mit Akkretion bildet (etwas, das nur teilweise von Iapetus getan wird, der den Phoebe-Ring schneidet). Die Mehrheit der Planetenringe könnte jedoch aus planeteneigenen Materialien bestehen und würde dann auf natürliche Weise seiner eigenen Rotation folgen, mehr oder weniger (abhängig von ihrer Formation) und wieder den Drehimpuls bewahren.
Der Phebe-Ring ist ebenfalls extrem groß und reicht von berechneten 59 bis 300 Saturn-Radien (beobachtet vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA im Infrarotbereich zwischen 128 und 207 Saturn-Radien; weitere Informationen finden Sie in diesem Blog-Post von Emily Lakdawalla ) Die Materialien des Rings würden nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreichen oder von einem anderen Himmelskörper (jenseits von L 1) stärker durch Schwerkraft angezogen werdenPunkt) Es gibt auch keine große Grenze in ihrer Größe. Wenn wir uns zum Beispiel einen schurkischen Braunen Zwerg vorstellen, der nicht an ein Sonnensystem gravitativ gebunden ist und frei im interstellaren Medium schwebt, ohne in der Nähe eines Sterns zu sein, würde die Ringgröße nur durch den Druck des interstellaren Mediums begrenzt. Zumindest so lange, bis der fragliche Braune Zwerg einem stärkeren Gravitationseinfluss näher kommt und seinen Ring verliert.
Die maximale Größe des Rings wäre also theoretisch nur auf den L 1 -Punkt beschränkt (wo sich die Gravitationsanziehungskräfte zweier massereicher Körper gegenseitig aufheben). Die Mindestentfernung hängt von der Größe der Partikel ab, aus denen der Ring besteht, der Ausdehnung der Atmosphäre des Planeten und der Stärke seines Strahlungsdrucks , der die Anziehungskraft der Schwerkraft beeinträchtigen würde. Es ist daher schwierig, einen fairen Mindestwert anzugeben. Wenn wir einen sich schnell drehenden Planeten nehmen (zB den Zwergplaneten Haumea)) als ein Beispiel, das sich so schnell dreht, dass es tatsächlich einige seiner Materialien verliert, weil es die Fluchtgeschwindigkeit am Äquator des Planeten erreicht, und wenn wir annehmen, dass dieser Prozess lange genug andauern kann, dann gibt es keinen Jedes Minimum, da die Planetenscheibe im Wesentlichen die Oberfläche des Planeten berühren würde. Irgendwann würde der Planet viel von seiner eigenen Rotation verlieren, ähnlich wie eine sich schnell drehende Eiskunstläuferin, wenn sie ihre Arme streckt, indem sie einen Teil ihrer Masse in einen größeren Radius verlagert, und der Planet würde aufhören, die Materialien der Scheibe wieder aufzufüllen.