ukośne orbity planet

[perkask]

W styczniowym numerze AA jest wzmianka o układzie planetarnym Kepler-56 (ss.8-9). Okazuje się, że orbity dwóch z trzech planet tego układu są nachylone pod kątem 45 stopni do płaszczyzny całego układu (wyznaczonej przez równik gwiazdy macierzystej). Na początku trochę mnie to zaskoczyło, bo jak większość z nas jestem przyzwyczajony do wyglądu naszego US. Potem zacząłem się zastanawiać i tu pytanie do Was: jak myślicie, czy może istnieć układ planetarny, w którym orbity planet są nachylone do ekliptyki pod najróżniejszymi kątami? Chodzi mi o coś takiego jak model atomu na załączonym poniżej obrazku, z tą różnicą, że elipsy orbit nie muszą być jednakowych rozmiarów.

 

 

Co takiego musiałoby się Waszym zdaniem stać podczas formowania układu planetarnego, żeby tak wyglądał?

[Piotr Brych]

Możliwe, że przejście masywnej gwiazdy w pobliżu układu mogłoby tak zdeformować orbity. Mogłoby to nastąpić w dowolnej chwili, nie koniecznie podczas formowania.

[perkask]

Czyli nasz US też może coś takiego spotkać? Zakładam, że podczas podróży po Drodze Mlecznej to nie bardzo (bo kilka razy już ją okrążyliśmy i nic takiego się nie stało), ale już np. podczas zderzenia z M31 w odległej przyszłości... ?

 

No to drugie pytanie: czy taki stan może być stabilny w długim okresie? Orbity planet w takim układzie wielokrotnie się przecinają, zatem może dochodzić do bliskich spotkań (a w skrajnych przypadkach nawet zderzeń), które to zbliżenia będą deformowały orbity. Czyli w długim okresie powinien wytworzyć się taki stan, w którym orbity się nie krzyżują. Co sądzicie?

[Teo]

Możliwe, że przejście masywnej gwiazdy w pobliżu układu mogłoby tak zdeformować orbity. Mogłoby to nastąpić w dowolnej chwili, nie koniecznie podczas formowania.

 

Czy powstanie planety o takiej orbicie w trakcie formowania z dysku protoplanetarnego jest w ogóle możliwe? Jeśli przejście w pobliżu innej gwiazdy spowodowało by "nachylenie" dysku, to czy jednocześnie zbytnio by go nie rozproszyło w nowej płaszczyźnie (głównie w sytuacji nachylenia jedynie części dysku)?

 

Orbity planet w takim układzie wielokrotnie się przecinają, zatem może dochodzić do bliskich spotkań (a w skrajnych przypadkach nawet zderzeń), które to zbliżenia będą deformowały orbity. Czyli w długim okresie powinien wytworzyć się taki stan, w którym orbity się nie krzyżują. Co sądzicie?

 

Może wcale się nie krzyżują? Gdyby w US wyłącznie nachylić orbitę jakiejkolwiek planety to nie będzie się ona krzyżowała z którąkolwiek inną, choć grawitacja zaczęła by chyba powodować zmianę orbit pobliskich planet.

 

Jest jeszcze możliwość, że ta planeta jest... przybyszem złapanym przez grawitację gwiazdy.

[Limax7]

Zauważ że trzecia planeta (d) jest sporo większa od Jowisza i jest bardzo blisko gwiazdy. Uklad jest bardzo niestabilny, stad takie orbity planet i wirowanie (precesja) osi obrotu gwiazdy.

 

Edytowane 9 Stycznia 2014 przez Limax7

[perkask]

Czy powstanie planety o takiej orbicie w trakcie formowania z dysku protoplanetarnego jest w ogóle możliwe? Jeśli przejście w pobliżu innej gwiazdy spowodowało by "nachylenie" dysku, to czy jednocześnie zbytnio by go nie rozproszyło w nowej płaszczyźnie (głównie w sytuacji nachylenia jedynie części dysku)?

 

Wydaje mi się, że takie rozproszenie będzie czasowe tzn. gwiazda przechodzi w pobliżu dysku i przyciąga część jego elementów, powoduje nachylenie, a jak już sobie pójdzie to dysk wraca na swoje miejsce, przyciągany przez pozostałe elementy i gwiazdę. Ale niewykluczone też, że takie przejście gwiazdy może naciągnąć dysk jak procę, a potem to wszystko wystrzeli w nomen omen kosmos Tak jak to się dzieje np. z kometami z obłoku Oorta.

 

 

Może wcale się nie krzyżują?

 

To jest oczywiście możliwe, ale celowo założyłem scenariusz, w którym się krzyżują, bo wydawał się ciekawszy

[Filip Kucharski]

Osobiście uważam, że formowanie się planet pod większymi kątami niż w naszym US jest możliwe, jednak musimy
pamiętać o tym jak i z czego powstają. Oczywiście wszystko w granicach rozsądku, ponieważ trochę ciężko by materiał protoplanetarny został odrzucony w odpowiedniej ilości pod kątem np. 90*.

 

Tak troszkę poza tematem, to powyższy model atomu jest błędny

[perkask]

Zauważ że trzecia planeta (d) jest sporo większa od Jowisza i jest bardzo blisko gwiazdy. Uklad jest bardzo niestabilny, stad takie orbity planet i wirowanie (precesja) osi obrotu gwiazdy.

 

Czyli można przypuszczać, że w długim okresie orbity 2 planet wewnętrznych będą miały podobne nachylenie jak orbita tej trzeciej?

[Limax7]

Czyli można przypuszczać, że w długim okresie orbity 2 planet wewnętrznych będą miały podobne nachylenie jak orbita tej trzeciej?

Nie. Tu głównymi tancerzami są gwiazda i planeta (d), a dwie wewnętrzne planety mają orbity wypadkowe (orbity planety d, płaszczyzny równikowej gwiazdy i okręgu jaki zatacza oś obrotu gwiazdy).

 

 

Co do Twojego pytania o tak duże nachylenia planet to wszystko zależy od tego ile tych planet, jaka jest ich masa, rozmiar i odleglość od gwiazd i samych siebie. Moim zdaniem dwie (i więcej )duże planety o bardzo różnych nachyleniach orbit są niemożliwe. Małe planety jak najbardziej ale tu już mogą zakrawać o planety karłowate.

[Radek P]

Układ taki jak Kepler-56 nie może powstać z dysku protoplanetarnego. Dysk jest w miarę płaski i wszystkie powstałe planety muszą mieć podobne nachylenia. Zwykłe przejście innej gwiazdy w pobliżu nie powinno zmienić orbity jednej planety inaczej niż pozostałych. Takie przejście trwa wielokrotnie dłużej niż okresy orbitalne planet. Wg mnie układ taki może powstać, jeśli dwie gwiazdy z planetami przejdą bardzo blisko siebie i wymienią się planetami. Złapanie pojedynczej planety swobodnej też jest możliwe, ale trudne w realizacji.

 

Ten układ raczej jest niestacjonarny (parametry orbit wyraźnie zmieniają się w czasie), ale nie jest niestabilny (w krótkim czasie planety zderzają się, wpadają w gwiazdę lub jedna z nich jest wyrzucona z układu). Parametry orbit planet wewnętrznych zmieniają się bardzo wyraźnie. Mimośrody mogą dochodzić do 0.9.

 

Na pewno układ ten jest bardzo ciekawy.

[ekolog]

Myślę, że złapanie takiej "swobodnej" planety jest wyjątkowo mało prawdopodobne

bo to sytuacja analogiczna do łapania ciała z naszego obłoku Oorta przez inną gwiazdę.

Piotrek Guzik znakomicie wykazał z bilansu energii, że takie ciało zbliżając się

dodatkowo przyspiesza i dlatego ma podczas mijania za dużą prędkość (ucieczki zapewnioną).

http://astropolis.pl/topic/39979-kometa-d1827-m1-pons-gambart-wrocila/page-2?do=findComment&comment=477987

Przypuszczam, że może istnieć szansa, że podczas bardzo bliskiego mijania się

gwiazd prędkość orbitalna planety, w momencie najbliższego zbliżenia, akurat będzie w drugą

stronę niż gwiazdy macierzystej czyli trochę ułatwi to jej przejęcie

(gdyż prędkości orbitalne planet są znacznie większe niż ciał w Obłoku Oorta).

Pozdrawiam

p.s.

Tak przy okazji.

Odnośnie wspomnianego postu Piotrka Guzika?

Planetoid/komet złapanych kiedyś tam z obcego układu raczej w pobliżu Ziemi nie ujrzymy zatem

Czy sonda obcych, której przypadkowo nadano jakąś specyficzną (idealnie dobraną) prędkość może

złamać to ograniczenie i stać się "satelitą" Słońca (bez aktywnego hamowania) czy jednak

zawsze będzie to niezwykle szybki przelot przez US. I trzeba ją z dużym refleksem wykryć i zbadać?

Odpowiedź może mogłaby paść tam czyli ożywić tamten wątek.

Edytowane 10 Stycznia 2014 przez ekolog

[perkask]

Układ taki jak Kepler-56 nie może powstać z dysku protoplanetarnego. Dysk jest w miarę płaski i wszystkie powstałe planety muszą mieć podobne nachylenia.

 

No właśnie, z czego dokładnie wynika, że dysk protoplanetarny jest a miarę płaski?

 

Weźmy dla przykładu M42: sama mgławica jako obszar gwiazdotwórczy nie jest przecież płaska, rozciąga się we wszystkich kierunkach. Jednak w obrębie tej mgławicy wykształciło się wiele (wiki podaje, że ponad150) płaskich dysków protoplanetarnych. Co takiego sprawia, że te dyski mają płaski kształt, skoro w tej początkowej chmurze gazu i pyłu, jaką jest M42, grawitacja działa przecież we wszystkich kierunkach jednakowo (nie chodzi mi oczywiście o siłę tego oddziaływania, tylko o to, że grawitacja "nie preferuje" żadnego kierunku) ?

[Limax7]

Wyobraź sobie kulę cieczy w stanie nieważkości która zostaje wprawiona w ruch wirowy. Kula spłaszczy się na skutek siły odśrodkowej.

 

W pyle i gazie w której powstaje układ planetarny jest podobnie tyle że tam też jest inna siła, dośrodkowa chyba. Nie wyobrażam sobie by wirująca materia z której powstają planety (i gwiazda/gwiazdy) nie spłaszczyła by się.

 

Zobacz że w naszm układzie słonecznym dopiero dalsze obiekty mają bardziej nachylone orbity względem równika słonecznego.

[perkask]

Dziękować

 

Aż głupio, że sam na to nie wpadłem...

[WielkiAtraktor]

Kwestia spłaszczania się wirującej chmury jest nietrywialna, tutaj dość przystępna prezentacja (w j. ang.): http://www2.astro.psu.edu/users/alex/astro497_8.pdf

 

W skrócie: ponieważ w materiale dysku występuje lepkość (manifestująca się w postaci turbulencji, której źródłem są niestabilności magnetyczne, grawitacyjne, konwekcyjne) oraz obowiązuje zasada zachowania momentu pędu, zachodzi proces transportu masy do rejonów centralnych (gdzie większość spada na gwiazdę) i transportu momentu pędu do rejonów zewnętrznych. Ewolucja dysku kończy się, gdy większość masy uległa akrecji na gwiazdę centralną, a większość momentu pędu pozostaje „w nieskończoności”. Szczegóły techniczne to dokładne modelowanie tych źródeł lepkości i jaki wpływ ma na to emisja ciepła z kurczących się rejonów.

 

Np. w Układzie Słonecznym zaledwie 0,59% jego momentu pędu „zawarte jest” w Słońcu. Ponad 99% przypada na nasze odległe, gazowe olbrzymy (oczywiście chodzi głównie o ich orbitalny moment pędu).

[ekolog]

Podczas rozpędzania sond korzysta się z tak zwanej asysty grawitacyjnej Jowisza.

Swego czasu w młodą Ziemię trafiła inna planeta i (ostatecznie, z produktów tego zderzenia) powstał Księżyc.

Czy gdyby nie trafiła ale przeleciała niezwykle blisko to istnieje trajektoria,

która jedną z tych planet skierowała by na orbitę pod tak egzotycznym kątem jak tu omawiamy?

To by wtedy nie było potrzebne rozpatrywanie mijania się gwiazd ?

 

Pozdrawiam

p.s.

Przy okazji dziękuję Wielkiemu Atraktorowi za post (nie tylko plusem) bo tutaj akurat to jego wyjaśnienie jest bardzo pomocne w analizie zjawiska. Przynajmniej dla mnie.

Edytowane 10 Stycznia 2014 przez ekolog

[student 0zero]

A co z układami podwójnymi, zawierającymi 2 gwiazdy?

[Radek P]

Pole grawitacyjne planety może znacznie zwiększyć inklinację orbity przechodzącego w pobliżu ciała. Nie wiem, jak to jest w przypadku Ziemi. Wydaje mi się, że w zależności od stosunku masy do gwiazdy centralnej i odległości niektóre planety mogą preferować zderzenia z przechodzącymi w pobliżu obiektami, a inne tylko zmieniać orbity. Przykładowo grawitacja Jowisza dominuje nad słoneczną w o wiele większej przestrzeni, niż w przypadku Ziemi.

 

Aby taki mechanizm mógł spowodować powstanie układu podobnego do Kepler-56 musi zajść jeszcze jedno zjawisko - planety muszą się do siebie zbliżyć i to tak, by nie wystrzelić żadnej z nich z układu. To też jest mało prawdopodobne.

 

Jeśli układ dwóch gwiazd przechodziłby w pobliżu gwiazdy, która ma układ planetarny, to tylko bardzo bliskie przejścia odczują dwa składniki oddzielnie. To też może spowodować duże zamieszanie w układzie planetarnym.

 

Teraz dowcip - ciasne (okres orbitalny rzędu kilku dni) układy dwóch gwiazd nie mogą powstać bez obecności trzeciej gwiazdy. Ten trzeci składnik jest rzędu stu razy dalej. Gdyby go nie było, to gwiazdy połączyłyby się zanim by się zapadły.

[student 0zero]

A jak obecność obecność dodatkowych gwiazd w układzie wpływa na orbity planet?

[tas]

Na 95% waszych zagwozdek potrafi odpowiedzieć ten fajny program:

 

[student 0zero]

Ale gdzie go dostać i jakie ma wymagania systemowe?

[Teo]

Dwa pierwsze linki z google odpowiadają na Twoje pytania.

Pentium 4 1.5 GHz, 1 GB RAM, karta grafiki 32 MB, 250 MB HDD, Windows XP SP3/Vista/7

http://universesandbox.com/download/

[Limax7]

Dwa pierwsze linki z google odpowiadają na Twoje pytania.

Pentium 4 1.5 GHz, 1 GB RAM, karta grafiki 32 MB, 250 MB HDD, Windows XP SP3/Vista/7

http://universesandbox.com/download/

 

Pobrałem, pobawiłem się i czas odinstalować

 

Dziwnie niedokładny program. Księżyce Saturna i Jowisza wyrzuca gdzieś w przestrzeń.... hee