Astronomija

Dviejų kūno orbitos dinamika orbitos periodams artėjant prie šviesos kūgio ribos

Dviejų kūno orbitos dinamika orbitos periodams artėjant prie šviesos kūgio ribos


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kaip galite modeliuoti dviejų didelių dangaus kūnų sistemą, kai jie pasisuka labai arti ribos, kai informacija gali išeiti iš sistemos (šilumos, šviesos ir kt.), Ar jie pradeda rodytis kaip toroidai? Ar paskutinė parsec problema gali aptarti tokius dalykus?

Bandau atsižvelgti ir į objekto spindulį.


Kiek žinau, vienintelis variantas čia yra skaitinis bendrasis reliatyvumas. Tikslių bendros GR dviejų kūnų problemos sprendimų nėra, nes lauko lygtys yra labai netiesinės. Netgi yra ribų, nes kai laukai sustiprės pakankamai stipriai, kūnai pradės deformuotis sudėtingais būdais, kurie taip pat priklauso nuo medžiagos, iš kurios jie yra pagaminti, (ir magnetinių laukų!) Būsenos lygties. Tai yra

Tačiau dabartiniai neutroninių žvaigždžių susiliejimo modeliai paprastai negamina toroidų. Žvaigždės tampa pailgos, išpurškia medžiagą, kuri arba formuoja uodegas, arba diską. Keletas pavyzdžių:

  • https://www.youtube.com/watch?v=Dyn9KbB_zeo

  • https://www.youtube.com/watch?v=AW_W-Fbrdu8&list=PLSYkic-CsfSGFb3KY2cjLA1EZyNDadK_w

  • https://www.youtube.com/watch?v=ow9JCXy1QdY

To priežastis yra ta, kad išlaikyti toroidą prieš savigravitaciją yra gana sunku, todėl jis linkęs pailgėti į elipsę, o paskui į spiralę.


Zodiako šviesa

Pleišto formos zodiako šviesos išvaizda (žr. 1 pav.) Rodo jos koncentraciją ekliptikos plokštuma. Stebėtojui Žemėje zodiako šviesa tęsiasi ekliptikoje iki antisoliarinės krypties, tačiau stipriai sumažėjus. Priešinga Saulei kryptimi ši šviesa suformuoja miglotą kelių laipsnių plotą, vadinamą „gegenschein“ arba „counterglow“. Žvelgiant iš Saulės sistemos ribų, zodiako dulkių debesis būtų suplotas, lęšio formos, besitęsiantis ekliptikos plokštuma maždaug septynis kartus toliau nuo Saulės nei statmenai ekliptikos plokštumai.

Zodiako šviesos ryškumas yra šviesos, kurią stebėjimo kryptimi išsklaidė daugybė dalelių, rezultatas. Pastebėtas zodiako ryškumas yra vidutinė vertė, apskaičiuota pagal visų dydžių, kompozicijų ir dalelių struktūrų matymo liniją. Zodiako šviesos ryškumą galima aiškiai atsekti į saulės vainiką. Tačiau didžioji dalis šių dulkių yra priekinio plano dulkės, esančios arti stebėtojo dėl palankios sklaidos funkcijos. Nepaisant to, matuojant zodiako šviesą, labai įdomu yra Saulės apylinkės, nes tikimasi, kad arti Saulės pakyla dulkių temperatūra, o dulkių dalelė pradeda sublimuoti, pirmiausia lakesni komponentai ir arčiau Saulės net ugniai atsparios. Maždaug keturių saulės spindulių atstumu dulkės turėtų visiškai sublimuoti. Kai kurie stebėtojai rado aštrų zonos be dulkių kraštą esant keturiems saulės spinduliams, kiti nematė aštraus krašto. Galbūt laikui bėgant gali pasikeisti vidinis zodiako debesies kraštas.

Didelio masto zodiako dulkių debesies pasiskirstymas gaunamas atlikus zodiako šviesos matavimus borto tarpplanetiniame erdvėlaivyje, kuris apima atstumą nuo 0,3 iki apytiksliai. 3 AU nuo Saulės. Nors intensyvumas per šį atstumą sumažėja 150 kartų, erdvinis dulkių tankis turi sumažėti tik koeficientu 15. Radialinė skaičiaus tankio priklausomybė yra šiek tiek statesnė nei atvirkštinė atstumo priklausomybė. Atlikus zodiako šviesos matavimus, nustatytas nedidelis maždaug 3 ° zodiako šviesos simetrijos plokštumos pasvirimas ekliptikos plokštumos atžvilgiu.

Esant matomiems bangos ilgiams, zodiako šviesos spektras glaudžiai seka Saulės spektrą. Nedidelis paraudimas (t. Y. Raudonos ir mėlynos spalvos intensyvumas zodiako šviesoje yra didesnis nei Saulės) rodo, kad dauguma dalelių yra didesnės už vidutinį matomą bangos ilgį 0,54 μm. Tiesą sakant, didžiąją zodiako šviesos dalį išsklaido nuo 10 iki 100 μm dydžio dalelės. Todėl dulkės, kurias mato zodiako šviesa, yra tik tarpplanetinio dulkių debesies pogrupis. Submikrometro ir mikrometro dydžio dalelės, taip pat milimetro ir didesnės dalelės nėra gerai pavaizduotos zodiako šviesoje esant optiniams bangos ilgiams.

Virš maždaug 1 μm bangos ilgio Saulės spektro intensyvumas greitai sumažėja. Zodiako šviesos spektras stebi šį sumažėjimą maždaug iki 5 μm, virš kurio vyrauja šiluminė dulkių dalelių emisija. Dėl mažo tarpplanetinių dulkių dalelių albedo (atsiskleidžiančios saulės šviesos, atspindėtos atgal ir išsibarsčiusios į visas puses yra mažesnės nei 10%), dauguma matomų spindulių (& gt90%) absorbuojami ir skleidžiami infraraudonųjų spindulių bangos ilgyje. Didžiausias šiluminės infraraudonųjų spindulių spinduliavimas iš zodiako dulkių debesies yra nuo 10 iki 20 μm. Iš šiluminės emisijos, kurią pastebėjo IRAS ir „Cosmic Background Explorer“ (COBE) palydovams, nustatyta vidutinė dulkių temperatūra 1 AU atstumu nuo Saulės nuo 0 ° C iki 20 ° C. Tam tikra erdvinė struktūra buvo pastebėta šiluminių infraraudonųjų spindulių bangos ilgiuose. Asteroidų juostos žymi keletą asteroidų šeimų kaip reikšmingus Saulės sistemos dulkių šaltinius, kaip tik kometų takai nustato atskirų kometų skleidžiamas dulkes.

Optiniai ir infraraudonieji kitų nežemiškų dulkėtų reiškinių stebėjimai taip pat suteikė svarbių žinių apie zodiako kompleksą. Kometinės ir asteroidinės dulkės laikomos svarbiu zodiako debesies šaltiniu. Apskrito planetų dulkių ir žiedų tyrimas paskatino daug dulkių debesų dinamikos tyrimų. Manoma, kad tarpžvaigždinės dulkės yra pagrindinis visų Saulės sistemos ugniai atsparių medžiagų šaltinis. Dangaus debesys, esantys aplink β-Pictoris, yra „zodiako debesys“. Jų tyrimas galiausiai gali suteikti informacijos apie papildomas saulės planetų sistemas. [Matyti Infraraudonieji Saulės sistemos vaizdai iš kosminių planetų žiedų, esančių ne Saulės planetose.]


13.7 Einšteino gravitacijos teorija

Niutono visuotinės traukos dėsnis tiksliai numato daug ką to, ką matome savo Saulės sistemoje. Iš tiesų, norint tiksliai išsiųsti kiekvieną kosminę transporto priemonę į kelionę, reikėjo tik Niutono įstatymų. Žemę kertančių asteroidų ir daugumos kitų dangaus objektų kelius galima tiksliai nustatyti tik pagal Niutono dėsnius. Nepaisant to, daugelis reiškinių parodė neatitikimą to, ką numato Niutono dėsniai, įskaitant Merkurijaus orbitą ir gravitacijos poveikį šviesai. Šiame skyriuje nagrinėjame kitą gravitacijos įsivaizdavimo būdą.

Revoliucija perspektyvoje

1905 m. Albertas Einšteinas paskelbė savo ypatingojo reliatyvumo teoriją. Ši teorija labai išsamiai aptariama reliatyvumo srityje, todėl čia pasakome tik keletą žodžių. Pagal šią teoriją joks judesys negali viršyti šviesos greičio - tai yra Visatos greičio apribojimas. Šis paprastas faktas buvo patikrintas nesuskaičiuojant daugybės eksperimentų. Tačiau tai turi neįtikėtinų pasekmių - erdvė ir laikas nebėra absoliutūs. Du vienas kito atžvilgiu judantys žmonės nesutaria dėl daiktų ilgio ar laiko. Beveik visa mechanika, kurios išmokote ankstesniuose skyriuose, nors ir nepaprastai tiksli net daugelio tūkstančių mylių per sekundę greičiui, artėjant šviesos greičiui pradeda gesti.

Šis greičio apribojimas Visatoje taip pat buvo iššūkis Niutono gravitacijos dėsniui būdingai prielaidai, kad gravitacija yra jėga, veikianti per atstumą. Tai yra, be fizinio kontakto, apie bet kokį vienos masės padėties pasikeitimą akimirksniu pranešama visoms kitoms masėms. Ši prielaida nėra kilusi iš pirmo principo, nes Niutono teorija paprasčiausiai nesprendžia šio klausimo. (Tas pats buvo manoma ir apie elektromagnetines jėgas. Sąžininga sakyti, kad dauguma mokslininkų nebuvo visiškai patenkinti „nuotolinio veikimo“ koncepcija.)

Ekvivalentiškumo principas

Einšteinas prie savo bendrosios teorijos atėjo iš dalies stebėdamasis, kodėl laisvai krentantis žmogus nejautė jo svorio. Iš tiesų įprasta kalbėti apie aplink Žemę skriejančius astronautus kaip nesvarius, nepaisant to, kad Žemės gravitacija ten vis dar gana stipri. Bendrojoje Einsteino teorijoje nėra jokio skirtumo tarp laisvo kritimo ir nesvarumo. Tai vadinama ekvivalentiškumo principu. Lygiai taip pat stebina tai, kad nesant gravitacijos nėra skirtumo tarp vienodo gravitacijos lauko ir vienodo pagreičio. Susitelkime ties šiuo paskutiniu teiginiu. Nors neįmanoma visiškai vienodo gravitacijos lauko, galime jį labai gerai priartinti.

Kaip šios dvi, matyt, iš esmės skirtingos situacijos gali būti vienodos? Atsakymas yra tas, kad gravitacija nėra jėga tarp dviejų objektų, bet yra kiekvieno objekto, reaguojančio į kito, poveikį jį supančiam erdvės ir laiko poveikiui, rezultatas. Vienodas gravitacinis laukas ir vienodas pagreitis turi tą patį poveikį laiko ir laiko atžvilgiu.

Geometrinė gravitacijos teorija

Euklido geometrija daro prielaidą „plokščią“ erdvę, kurioje tarp dažniausiai žinomų atributų tiesė yra trumpiausias atstumas tarp dviejų taškų, visų trikampių kampų suma turi būti 180 laipsnių, o lygiagrečios linijos niekada nesikerta. Ne Euklido geometrija nebuvo rimtai ištirta tik XIX amžiuje, todėl nenuostabu, kad Euklido erdvė yra savaime prisiimta visuose Niutono dėsniuose.

Bendroji reliatyvumo teorija užginčija šią seniai laikomą prielaidą. Tik tuščia vieta yra plokščia. Masės - arba energijos, nes reliatyvumas neskiria jų - buvimas iškreipia arba kreivina erdvę ir laiką, arba erdvėlaikį, aplink jį. Bet kurios kitos masės judėjimas yra tiesiog atsakas į šį išlenktą erdvėlaikį. 13.29 paveiksle pateiktas mažesnės masės, skriejančios orbitoje, atsakymas į iškreiptą erdvę, kurią sukelia didesnė masė, dvimatis vaizdas. Tikslesniame, bet painiame paveikslėlyje mes taip pat matytume orbitoje sklindančios masės iškraipytą erdvę, o abi masės judėtų kaip atsakas į visišką erdvės iškraipymą. Atkreipkite dėmesį, kad paveikslas yra atvaizdas, padedantis vizualizuoti koncepciją. Tai yra mūsų erdvinės erdvės ir laiko iškraipymai. Mes nematome jų taip, kaip norėtume įdubti ant kamuolio. Iškraipymą matome tik atidžiai matuodami objektų ir šviesos judėjimą jiems judant per erdvę.

Silpniems gravitacijos laukams bendro reliatyvumo rezultatai reikšmingai nesiskiria nuo Niutono gravitacijos dėsnio. Tačiau intensyvių gravitacijos laukų rezultatai skiriasi, ir įrodyta, kad bendras reliatyvumas prognozuoja teisingus rezultatus. Netgi palyginti silpname mūsų Saulės gravitacijos lauke Merkurijaus orbitos atstumu galime stebėti efektą. Nuo 1800-ųjų vidurio buvo kruopščiai išmatuota Merkurijaus elipsinė orbita. Tačiau, nors jis yra elipsinis, jo judėjimą apsunkina tai, kad elipsės perihelio padėtis lėtai žengia į priekį. Didžiąją pažangos dalį lemia kitų planetų gravitacinė trauka, tačiau nedidelės šio pažangos dalies negalėjo apskaityti Niutono įstatymas. Vienu metu netgi buvo ieškoma „palydovo“ planetos, kuri paaiškintų neatitikimą. Bet bendras reliatyvumas teisingai numato matavimus. Nuo to laiko daugelis matavimų, pavyzdžiui, tolimų objektų šviesos nukreipimas Saulės, patvirtino, kad bendrasis reliatyvumas teisingai numato stebėjimus.

Šią diskusiją baigiame vienu paskutiniu komentaru. Mes dažnai kalbėjome apie erdvės-laiko iškraipymus arba iškraipymus tiek erdvėje, tiek laike. Tiek specialiuoju, tiek bendruoju reliatyvumu laiko dimensija turi vienodą pagrindą kiekvienai erdvinei dimensijai (savo vietoje abiejose teorijose skiriasi tik pagal galiausiai nesvarbų mastelio faktorių). Netoli labai didelės masės ne tik „ištiesta“ netoliese esanti erdvė, bet ir laikas yra išsiplėtęs arba „sulėtėjęs“. Šiuos padarinius plačiau aptarsime kitame skyriuje.

Juodosios skylės

Einšteino gravitacijos teorija yra išreikšta vienoje apgaulingai paprastos išvaizdos tenzoriaus lygtyje (tenzoriai yra skaliarų ir vektorių apibendrinimas), kuri išreiškia tai, kaip masė lemia erdvės-laiko kreivumą aplink ją. Šios lygties sprendimai duoda vieną patraukliausių prognozių: juodąją skylę. Spėjama, kad jei objektas yra pakankamai tankus, jis sugrius pats savaime ir bus apsuptas įvykių horizonto, iš kurio niekas negalės pabėgti. Astronomo Johno Wheelerio 1969 m. Sugalvotas pavadinimas „juodoji skylė“ reiškia faktą, kad šviesa negali išvengti tokio objekto. Karlas Schwarzschildas pirmasis pastebėjo šį reiškinį 1916 m., Tačiau tuo metu tai daugiausia buvo laikoma matematiniu smalsumu.

Keista, kad idėja apie didžiulį kūną, iš kurio negali pabėgti, atsirado 1700-ųjų pabaigoje. Nepriklausomai nuo to, Johnas Michellas ir Pierre'as-Simonas Laplasas naudojo Niutono traukos dėsnį, kad parodytų, jog šviesa, paliekanti pakankamai masės žvaigždės paviršių, negali pabėgti. Jų darbas buvo pagrįstas tuo, kad šviesos greitį 1676 m. Matavo Ole Rømeris. Jis pastebėjo neatitikimus mėnulio orbitinio periodo Io duomenų apie Jupiterį. Rømeris suprato, kad skirtumas atsirado dėl santykinių Žemės ir Jupiterio padėčių skirtingais laikais ir kad jis galėjo rasti šviesos greitį iš to skirtumo. Michellas ir Laplace'as suprato, kad kadangi šviesa turi ribotą greitį, gali būti pakankamai masyvi žvaigždė, kad pabėgimo greitis iš jos paviršiaus galėtų viršyti tą greitį. Taigi šviesa visada nukrisdavo į žvaigždę. Keista, kad pakankamai toli nuo pačių didžiausių žvaigždžių esantys stebėtojai jų nematys, tačiau jie galėjo pamatyti mažesnę žvaigždę iš to paties atstumo.

Prisiminkime, kad gravitacinėje potencialioje energijoje ir bendrojoje energijoje mes nustatėme, kad pabėgimo greitis, pateiktas 13.6 lygtimi, nepriklauso nuo išbėgančio objekto masės. Nors tuo metu šviesos prigimtis nebuvo iki galo suprasta, šviesos masė, jei ji turėjo, nebuvo aktuali. Taigi 13.6 lygtis turėtų galioti šviesai. Pakeitimai c, šviesos greitis, kad galėtume išsigelbėti

Taigi mums reikia tik vertybių R ir M toks, kad pabėgimo greitis viršytų cir tada šviesa negalės pabėgti. Michellas teigė, kad jei žvaigždė turėtų mūsų Saulės tankį ir spindulį, besidriekiantį tiesiai už Marso orbitos, tai šviesa negalėtų ištrūkti iš jos paviršiaus. Jis taip pat numanė, kad mes vis tiek sugebėsime aptikti tokią žvaigždę iš gravitacinio efekto, kurį ji turėtų aplinkiniams objektams. Tai buvo įžvalgi išvada, nes būtent taip mes darome išvadą apie tokių objektų egzistavimą šiandien. Nors mes dar neturime ir niekada negalime aplankyti juodosios skylės, netiesioginiai jų įrodymai tapo tokie įtikinami, kad nedaugelis astronomų abejoja jų egzistavimu.


Marso mėnulių susidarymas

Natūralių Saulės sistemos palydovų ar mėnulių kilmė yra tokia pati sudėtinga, kaip ir planetų susidarymas. Prieš prasidedant kosmoso zondų tyrinėjimo erai, ši planetų mokslo tema apsiribojo teleskopiniais stebėjimais, kurie apribojo galimybę išbandyti skirtingus formavimosi scenarijus. Ši era labai paskatino šią tyrimų temą, ypač po to, kai „Apollo“ misijos iš Mėnulio paviršiaus grąžino mėginius į Žemę. Vėlesnių giliųjų kosminių misijų, tokių kaip „Viking 1 and 2 Orbiters“, „Voyager 1 and 2“, „Phobos-2“, „Galileo“, „Cassini-Huygens“ ir naujausių „Mars“ orbitų, tokių kaip „Mars Express“, taip pat iš „Hubble“ kosminio teleskopo, stebėjimai paspartino šios srities tyrimus.

Kiekviena mėnulio sistema turi savo ypatumus, skiriasi jų kilmė ir istorija. Plačiai pripažįstama, kad Žemės mėnulis susidarė po milžiniško susidūrimo tarp proto-Žemės ir panašaus į Marsą kūno. Kita vertus, Galilėjos Jupiterio mėnuliai, atrodo, susidarė akrecijos būdu Jovijos apskritime, o mažesnius, netaisyklingos formos palydovus greičiausiai užfiksavo milžiniška planeta. Maži ir vidutiniai Saturno mėnuliai galėjo susidaryti iš žiedų, juosiančių planetą. Tarp antžeminių planetų Merkurijus ir Venera neturi mėnulių, Žemė turi vieną didelį mėnulį, o Marsas - du labai mažus palydovus. Tai kelia keletą iššūkių keliančių klausimų: kokie procesai gali sukelti mėnulio susidarymą aplink sausumos planetas ir kokie parametrai lemia galimus rezultatus, pavyzdžiui, mėnulių skaičių ir dydį? Atsakymas į tokius esminius klausimus būtinai reiškia išsamų Marso sistemos formavimosi supratimą ir gali turėti reikšmės galimam (egzo) mėnuliams, skriejantiems aplink egzoplanetas. Tokių egzomūnų susidarymas yra labai svarbus, nes jie galėtų paveikti sąlygas gyventi ar išlaikyti gyvybę ilgą laiką į Žemę panašių egzoplanetų paviršiuje, pavyzdžiui, ribodami planetos sukimosi ašies orientacijos pokyčius ir taip užkirsti kelią dažniems klimato pokyčiams.

Mūsų dabartinės žinios apie Phobos ir Deimos kilmę buvo įgytos iš stebėjimo duomenų ir teorinio darbo. Ankstyvi stebėjimai leido manyti, kad abu palydovai buvo užfiksuoti asteroidai, tačiau tai sukėlė sunkumų derinant dabartines Fobo ir Deimos orbitas su užfiksuotų kūnų orbitomis, todėl galima teigti, kad reikia alternatyvios teorijos. Milžiniško poveikio scenarijuje aprašoma, kaip panašūs į šiandien stebimus orbitose gali susidaryti mėnuliai, panašūs į Phobos ir Deimos. Šis scenarijus taip pat apriboja galimą dviejų mėnulių sudėties diapazoną, suteikdamas motyvaciją būsimoms misijoms, kurių tikslas pirmą kartą parsivežti medžiagą iš Marso sistemos atgal į Žemę.

Raktažodžiai

Dalykai

  • Idėjų apie planetas ir planetų sistemas istorija
  • Maži kūnai
  • Planetos formavimasis

Mįslinga kilmė: užfiksuokite ir formuokite situaciją

Marso mėnulio sistema

Du natūralius Marso palydovus - Fobą ir Deimosą - 1877 m. Rugpjūtį atrado amerikiečių astronomas Asaphas Hallas (1878 m.).1 Jie tikriausiai ilgą laiką liko nepastebėti dėl mažo albedo ir artumo prie Marso, todėl juos sunku stebėti žemės teleskopais (Pascu, Erard, Thuillot ir amp Lainey, 2014). Vėlesni teleskopiniai stebėjimai nustatė, kad jų orbitos yra netoli pusiaujo ir beveik apskritos, o Phobosas skrieja žemiau sinchroninės ribos, o Deimosas - virš jos (žr. 1 lentelę). Be to, pasaulietinis Phobos ilgumos pagreitis išilgai orbitos, kurį atrado Sharplessas (1945), rodo, kad jo orbita pamažu nyksta, o Phobos praranda orbitinę energiją ir palaipsniui artėja prie Marso dėl potvynio sklaidos planetos viduje (pvz., Burns, 1992 ). Priešingai, Deimosas yra virš sinchroninės ribos ir taip atsitraukia nuo planetos, kaip tik Mėnulis tolsta nuo Žemės. Deimos pasaulietinis pagreitis dar nebuvo pastebėtas dėl jo mažos masės ir didesnio atstumo nuo Marso (žr. 1 ir 2 lenteles). Remiantis dviejų mėnulių ryškumu, jų dydis pirmiausia buvo įvertintas keliomis dešimtimis kilometrų (pvz., Pascu ir kt., 2014). Taigi Fobas ir Deimosas yra daug mažesni už Žemės Mėnulį, Galilėjos Jupiterio palydovus ir kitų milžiniškų planetų pagrindinius mėnulius. Žemės istoriniai stebėjimai taip išryškino pagrindinį Marso sistemos keliamą iššūkį: Kaip paaiškinti dviejų mažų mėnulių susidarymą beveik pusiaujo ir beveik apskritimo orbitose aplink jų pirminę planetą?

1 lentelė. Marso sistemos orbitinė architektūra

Pasvirimas į pusiaują

Pasaulietiškas pagreitis išilgai orbitos

Pastaba: Sinchroninė riba yra 20 400 km arba maždaug 6 RM, kur 1 RM yra vidutinis Marso spindulys, lygus 3400 km. Ši riba yra orbitos padėtis, kai revoliucijos laikotarpis aplink Marsą yra lygus planetos sukimui (24h39 ’).

Šaltinis: Jacobsonas ir Lainey (2014).

2 lentelė. Marso mėnulių masinės savybės

Pastaba: Spinduliai yra nuo geriausiai tinkančio elipsoido iki kūno formos (1).

Šaltinis: (1) Willneris ir kt. (2014) (2) Thomas (1993) (3) Paetzoldas ir kt. (2014) (4) Jacobson (2010) (5), naudojant masę nuo (4) ir tūrį iš (1) (6) Rosenblatt (2011).

Ar Phobos ir Deimos yra maži asteroidai?

Marso mėnulio sistemos tyrimas įžengė į naują erą su kosminių zondų tyrimais (Duxbury, Zakharov, Hoffmann ir amp Guinness, 2014). Pirmosios svarbių dviejų mėnulių stebėjimo misijos buvo „Mariner 9“, „Viking 1“ ir „2“ orbitos bei „Phobos-2“. Tai pateikė pirmuosius išskaidytus Phobos ir Deimos paviršiaus vaizdus ir spektroskopinius stebėjimus (naujesni vaizdai pateikti 1 ir 2 paveiksluose, o naujausi spektrai - 3 paveiksle), taip pat pirmieji jų tankio nustatymai ( masę ir tūrį, žr. atnaujintas vertes 2 lentelėje). Duomenys leido manyti, kad du maži mėnuliai panašūs į asteroidus, netaisyklingos formos, krateriško paviršiaus, mažo albedo (1 ir 2 pav.) Ir mažo tankio (2 lentelė). Be to, jų paviršių atspindžio spektrai artimojo infraraudonųjų spindulių ir matomuose bangos ilgiuose, maždaug nuo 0,4 iki 4 mikronų, rodo didėjantį nuolydį link infraraudonųjų spindulių bangos ilgių (paraudimo nuolydis, 3 pav.), Kuris atitinka kelių primityvių mažo albedo asteroidų ( Murchie & amp Erard, 1996 Murchie ir kt., 1991 Pang, Pollack, Veverka, Lane ir amp Ajello, 1978 Pollack ir kt., 1978). Phobos paviršius rodo sritis su skirtingais spektriniais nuolydžiais, apibrėžiančiais vadinamuosius raudonus ir mėlynus vienetus, o Deimoso paviršius rodo tik spektrus, panašius į Phobos raudoną vienetą (2 ir 3 pav.). „Phobos“ atspindžio spektrus patvirtino naujausi „Mars Reconnaissance Orbiter“ (Fraeman et al., 2012), „Mars Express“ (Fraeman et al., 2012 Witasse et al., 2014) ir Rosetta (Pajola et al., 2012). misijomis, taip pat stebėjimais, gautais naudojant Hablo kosminį teleskopą (Rivkin, Brown, Trilling, Bell, & amp Plassman, 2002) ir antžeminį Mayall 4 metrų teleskopą iš Kitt Peak nacionalinės observatorijos (Fraeman ir kt., 2014). Be to, „Mars Express“ patvirtino mažą „Phobos“ tankį, pagerindamas jo masės (Paetzold, Andert, Jacobson, Rosenblatt ir amp Dehant, 2014) ir tūrio (Willner, Shi ir amp Oberst, 2014) įvertinimus. Morfologinis, fizinis ir spektroskopinis Marso mėnulių ir primityvių asteroidų panašumas yra pagrindiniai argumentai, palaikantys gaudymo scenarijų, kuriame Phobos ir Deimos yra maži mažo albedo lygio asteroidai, kuriuos užfiksuoja planeta (pvz., Burns, 1992 Pajola ir kt. , 2012, 2013 Pang ir kt., 1978). Šie asteroidai būtų susidarę kondensavus anglies medžiagas Saulės ūkoje už Marso orbitos.

Tačiau iki šiol nebuvo nustatyta tinkama Phobos ir Deimos spektrinė atitiktis ir meteoritinė medžiaga, pripažinta primityvių asteroidų medžiaga (pvz., Murchie & amp Erard, 1996 Murchie et al., 1991 Vernazza et al., 2010). Be to, atspindžio spektruose nėra aiškiai matomos absorbcijos juostos (3 pav.), Kurios suteikia anglies, silikato ar hidratuotos medžiagos sudėties diagnostiką. Oro atmosferos poveikis (erdvės aplinkos pokyčiai laikui bėgant) beoriuose kūnuose vis dėlto gali nuslopinti visas tokias galimas juostas. Yra žinoma, kad šis procesas yra atsakingas už absorbcijos juostų patamsėjimą, paraudimą ir slopinimą (kaip pastebėta Phobos ir Deimos spektruose, 3 pav.) Silikatinės medžiagos atspindžio spektre, pavyzdžiui, Mėnulyje (Clark, Hapke, Pieters ir amp Britt , 2002 m. Pieters, Murchie, Thomas ir Britt, 2014). Todėl gali būti neįmanoma nustatyti tikrosios dviejų mėnulių paviršiaus sudėties vien spektroskopiniais stebėjimais (Rosenblatt, 2011). Murchie ir Erard (1996) iš tiesų neatmetė, kad Phoboso spektrai gali būti labai stiprios atmosferos silikatinės medžiagos. Visai neseniai buvo pasiūlyta, kad tamsios silikatinės (anortozito) vietovės Mėnulyje gali turėti žemą albedo kiekį, panašų į Phobos ir Deimos (Yamamoto, Watanabe ir amp Matsunaga, 2018). Kita vertus, daug silikatų turintis Phobos neatmeta galimybės sugauti, nes silikatiniai asteroidai gali kondensuotis iš Saulės ūko medžiagų, esančių arčiau Marso orbitos, nei regione, kuriame formuojasi angliniai asteroidai.

1 pav. Fobas virš Marso, kaip mato „Mars Express“. Kreditas: DLR / FU Berlin / ESA.

Pastaba. Rodo mėnulio tamsą (žemą albedą), palyginti su planetos ryškumu

Neseniai buvo nustatyta preliminari, labai silpna, maždaug 0,65 mikrono absorbcijos juosta Phobos spektruose (Fraeman ir kt., 2014 m. Pajola ir kt., 2013, taip pat žr. 3 paveikslą) ir gali būti interpretuojama kaip anglies kompozicijos parašas. , nors negalima atmesti atmosferos poveikio kosmose (Fraeman ir kt., 2014). Toks poveikis anglies turinčiai medžiagai yra mažiau suprantamas nei silikatinės medžiagos ir gali sukelti raudonus ir net mėlynus spektrinius nuolydžius, pastebėtus anglies turinčių asteroidų atspindžio spektre (Lantz, Clark, Barucci ir Lauretta, 2013). Kosminių oro sąlygų poveikis atspindžio spektrams buvo preliminariai imituojamas anglies turinčių meteoritų mėginiuose, tačiau rezultatas buvo mažai panašus į Phobos ir Deimos (Moroz ir kt., 2004 Vernazza ir kt., 2010). Efektyvumo spektrus Phobos paviršiaus šiluminio infraraudonojo spindulio srityje (bangos ilgis nuo 5 iki 50 mikronų) pirmą kartą matavo ir Mars Odyssey (Roush & amp Hogan, 2000) ir Mars Express (Giuranna et al., 2011 Witasse ir kt., 2014). Skirtingai nuo atspindžio spektrų, šie spinduliavimo spektrai rodo aiškius bruožus, labiau būdingus silikatui, o ne anglies turinčiai meteoritinei medžiagai (3 pav. Taip pat žr. Giuranna ir kt., 2011). Tačiau jų erdvinė skiriamoji geba yra šiurkštesnė nei atspindžio spektrų, be to, juos labiau veikia paviršiaus regolito grūdelių dydžio dalelės ir tam tikru mastu oro sąlygos (Pieters et al., 2014).

2 paveikslas. Naujausi Marso mėnulių vaizdai iš aukštos raiškos vaizdavimo mokslo eksperimento (HiRISE), esančios „Mars Reconnaissance Orbiter“ laive. Kreditas: NASA / JPL / Arizonos universitetas.

Pastaba. Individualūs spalvoti vaizdai šalia infraraudonųjų ir mėlynai žalių kanalų buvo sujungti, kad gautų klaidingą spalvų vaizdą, kai didelio infraraudonojo atspindžio dėmės atsiranda raudonai, o mėlynai žalios atspindžio dėmės - mėlynos spalvos (Thomas ir kt., 2011). Spalvų nevienalytiškumas dviejų mėnulių paviršiuje gali atskleisti kompozicijos ir (arba) kosminio atmosferos poveikio pokyčius (Pieters et al., 2014). Dešinėje paveikslėlio pusėje rodomas 9 km smūgio krateris „Stickney on Phobos“.

Marso mėnulių sudėties dviprasmybė, kylanti iš nuotolinio stebėjimo spektrinių stebėjimų, kelia intriguojantį klausimą: ar „Phobos“ ir „Deimos“ yra pagaminti iš asteroidų medžiagos (silikato, anglies ar kažko kito), ar jie turi kokią nors Marso medžiagą? Pastarasis rodo, kad Phobos ir Deimos galėjo būti suformuoti vietoje aplink Marsą, taip susilpnindami asteroidų gaudymo scenarijų. Be to, mažai tikėtina, kad dabartinės beveik pusiaujo ir beveik apskritos dviejų mėnulių orbitos atsiras gaudant (Burns, 1992 Rosenblatt, 2011).

3 pav. Marso mėnulio paviršiaus nuotolinio stebėjimo spektrai.

Pastaba. (Į viršų) Naujausi Phobos ir Deimos atspindžio (saulės spinduliuotės atspindžio) spektrai, gauti naudojant „Mars Express“ OMEGA ir „Mars Reconnaissance Orbiter“ CRISM instrumentus. „Stickney“ kraterio ploto (mėlynos spalvos vienetas) atspindžio (vieno sklaidos albedo) spektrai yra lygesni nei raudonos spalvos „Phobos“ ir „Deimos“. Adaptuota iš Fraeman ir kt., 2012. Y ašies etiketė - vieno sklaidos albedo (SSA) Stickney - Stickney krateris. (Vidutinis) CRISM ir teleskopiniai stebėjimai rodo, kad „Deimos“ ir raudonajam „Phobos“ vienetui yra maždaug 0,65 mikrono preliminari maža absorbcijos juosta, kurią galima būtų interpretuoti kaip anglies turinčią medžiagą. Adaptuota iš Fraeman ir kt. (2014). Teleskopinis - stebėjimas žemėje arba aplink Žemę. (Apačioje) Phobos paviršiaus (juodos kreivės) spinduliavimo (šiluminės spinduliuotės emisijos) spektrai, palyginti su silikatinės medžiagos (raudonos kreivės) spektrais.

Ar užfiksuoti yra dinamiškai įmanoma?

Nors sulaikymui reikalingos specifinės dinaminės sąlygos (Pajola ir kt., 2012), nėra neįmanoma asteroidų sulaikyti uždaroje orbitoje aplink Marsą. Tai netgi gali palengvinti trijų kūnų gaudymo mechanizmas, ypač ankstyvojoje Saulės sistemoje, kai buvo gausybė planetosžiedžių ir kitų smulkių šiukšlių (Hansen, 2018). Tačiau tikimasi, kad tokio užfiksuoto kūno orbita bus žymiai elipsinė ir ne ekvatorinė, kaip, pavyzdžiui, netaisyklingiems Jupiterio palydovams, priešingai nei tikrosiose Phobos ir Deimos orbitose (žr. 1 lentelę). ). Taigi užfiksavimo scenarijui reikalingas mechanizmas, kuris pakeistų orbitą po surinkimo į dabartines beveik ekvatorialias ir beveik apskritas orbitas, pastebėtas šiandien.

Vienas iš galimų mechanizmų yra orbitinė potvynių sklaida (Kaula, 1964). Marso viduje užfiksuoto palydovo keliami potvyniai ir palydovo viduje Marso keliami potvyniai prisideda prie palydovo orbitos energijos išsisklaidymo ir todėl keičia jo orbitą. Tyrimai parodė, kad šio mechanizmo nepakanka, kad per 5 milijardus metų Saulės sistemos gyvavimo laiką elipsinė ir ne ekvatorinė orbita būtų pakeista į beveik apskritą ir pusiaujo orbitos Deimos orbitą (Szeto, 1983). Kadangi „Phobos“ yra didesnis už „Deimos“ (žr. 2 lentelę), potvynio sklaida daro didesnę įtaką jo orbitai: per 5 milijardus metų gali būti cirkuliuojama labai elipsinė orbita po fiksavimo (pvz., Burns, 1992 Cazenave, Dobrovolskis ir amp Lago, 1980 Lambeck, 1979), darant prielaidą, kad uolienos medžiaga yra kieta, o tam tikras mikroporiškumas (pavyzdžiui, anglies turinčios chondritinės medžiagos Lambeck, 1979) ir mažas potvynio išsklaidymo faktorius (Rosenblatt, 2011). Norint pakeisti ekliptikos plokštumą (ty vidutinę asteroidų orbitos plokštumą) į pusiaujo plokštumą, reikia dar labiau išsklaidančios medžiagos (Mignard, 1981), arčiau ledinės, o ne uolingos medžiagos (Rosenblatt, 2011 Rosenblatt ir amp. Pinier, 2014).

Buvo pasiūlyta keletas galimų šios problemos sprendimų. Vienas iš pasiūlymų yra tai, kad mažas kūnas buvo užfiksuotas pusiaujo orbitoje, tačiau tai reikalauja, kad orbitos atstumas iki Marso greitai sumažėtų maždaug žemiau 13 RM po užfiksavimo, kad išlaikytų orbitą pusiaujo plokštumoje, o tai atrodo sunku, atsižvelgiant į tai, kaip lėtai orbitos ekscentriškumą keičia potvynio potvynis (Burns, 1992). Kiti autoriai pasiūlė, kad orlaivis po užfiksavimo būtų greitai pasviręs į pusiaujo plokštumą ir gerokai apykaitinis, išsisklaidžius pasipriešinimui primityviame planetiniame ūke (Sasaki, 1990). Toks ūkas būtų susidaręs aplink planetą, besikaupiančią iš saulės ūko dujų. Vis dėlto „Drag effect“ tyrimai (Sasaki, 1990) iki šiol negalėjo parodyti, ar šio ūko tankio profilis ir išgyvenimo laikas atitinka sugavimo scenarijaus reikalavimus.

Alternatyvūs scenarijai: susidarymas situacijoje

Sunkumai suderinti gaudymo scenarijaus rezultatus su dabartinėmis Marso mėnulių orbitos savybėmis paskatino ieškoti alternatyvų. Dauguma jų daro prielaidą, kad mėnuliai, siekdami paaiškinti jų galimą primityvią sudėtį, kaupėsi ekvatoriniame nuolaužų diske, turinčiame ne Marso medžiagos (Rosenblatt, 2011).

Ši gravitacinio nuolaužų, esančių Marso mėnulių struktūroje, idėja grindžiama mažu jų tankiu (žr. 2 lentelę), o tai rodo didelį jų poringumo porą jų viduje (Andert ir kt., 2010, Murchie ir kt., 1991 m. Rosenblatt, 2011), taip pat apie patikimus pagrindinių Phoboso geomorfologinio paviršiaus ypatybių paaiškinimus, tokius kaip didelis smūginis krateris „Stickney“ (Bruck Syal, Rovny, Owen ir amp Miller, 2016) ir kai kurie jo grioveliai (Hurford et al., 2016). Šiems paviršiaus bruožams iš tiesų reikėtų mažo standumo, kurį galima paaiškinti poringumu (Jaeger, Cook ir amp. Zimmerman, 2007 Le Maistre ir kt., 2013).

Siūlomi skirtingi disko formavimo mechanizmai. Viena idėjų yra ta, kad daug masyvesnį kūną nei Fobosas ir Deimosas pirmiausia galėjo užfiksuoti Marsas. Jo orbita būtų greitai sunykusi dėl potvynio jėgų, o kūnas būtų sunaikintas peržengus Roche ribą (Singer, 2003). Atsiradusios šiukšlės aplink Marsą būtų suformavusios žiedą žemiau Roche ribos (kaip vėliau modelino „Black & amp Mittal“, 2015 m.), Iš kurio būtų atsiradę maži mėnuliai. Tačiau šis palyginti paprastas scenarijus veda į kitą aklavietę: Marso Roche riba yra apie tris RM, gerokai per sinchroninę ribą, kuri yra apie šešis RM (žr. 1 lentelę). Sunku rasti mechanizmą, pagal kurį prie Roche ribos susiformavę mėnuliai galėtų migruoti toli nuo Marso ir paskui ilgai likti orbitoje, ypač Deimos, kuris skrieja beveik septynių R atstumu.M (žr. 1 lentelę taip pat žr. Rosenblatt & amp Charnoz, 2012, taip pat žr. skyrių „Akrecijos disko raida“).

Kita galimybė yra ta, kad diskas atsirado dėl milžiniško smūgio, panašaus į tą, kuris paskatino Žemės mėnulio susidarymą. Tai pirmiausia pasiūlė Craddockas (1994), tačiau mokslo bendruomenė į tai neatsižvelgė, kol „Mars Express“ nepateikė naujų duomenų apie Phobos interjerą, reiškiantį didelį porėtumą ir skatinantį susidarymą akrecijos diske (pvz., Andert et al., 2010 Rosenblatt , 2011) atgaivino šį scenarijų. Tokiam scenarijui pritarė ir „Mars Express“ laive esančio OMEGA spektrometro duomenų pakartotinis Phoboso kilmės vertinimas (Bibring, 2010). Craddocko (2011 m.) Tyrimas rodo, kad didelis kūnas (ketvirtadalis – trečdalis Marso dydžio) mažiausiai prieš 4 milijardus metų susidūrė su proto-Marsu, sprogdindamas šiukšles į kosmosą. Fobas ir Deimosas gali būti paskutiniai išlikę mėnuliai, atsiradę iš susidariusio akrecijos disko (4 pav.). Vis dėlto problema tebėra derinti mėnulių migraciją, susidariusią ties Roche riba, su dabartinėmis Fobo ir ypač šiandien Deimos orbitomis (Rosenblatt & amp Charnoz, 2012).

4 paveikslas. Milžiniško poveikio scenarijaus, leidžiančio susidaryti Phobos ir Deimos, eskizas (iš Craddock, 2011).

Milžiniškas susidūrimo scenarijus

Milžinišką poveikio scenarijų, dėl kurio susidaro mėnuliai, galima suskirstyti į kelis etapus (4 pav.), Kuriuos kiekvieną reikia atidžiai išnagrinėti, kad būtų sukurtas tvirtas formavimosi proceso modelis, galintis atkurti stebimas orbitas ir teikianti informaciją apie gautų mėnulių sudėtį.

Milžiniškas poveikis ankstyvoje Marso istorijoje

Pirmiausia reikia atsakyti į tai, ar yra kokių nors milžiniško poveikio įrodymų, kokį poveikį toks poveikis turėtų planetai ir kokius pėdsakus jis paliktų šiandien?

Manoma, kad milžiniškas smūgis (5 paveikslas) yra atsakingas už dabartinį Marso sukimosi greitį (Craddock, 2011 Dones & amp Tremaine, 1993). Tyrimai rodo, kad smogtuvo masė buvo mažiausiai 2% Marso, maždaug 10 22 kg. Toks poveikis taip pat paliktų didelį kraterį, kuris vėliau būtų užpildytas, kad susidarytų palyginti plokščias baseinas: Borealis, Elysium ir Daedalia baseinai nustatyti kaip galimi kandidatai (Craddock, 2011). Ištyrus pailgas kraterių populiacijas Marso paviršiuje, darant prielaidą, kad juos visus lemia šiukšlių iš disko arba sunykusios mėnulių orbitos poveikis (Schultz & amp Lutz-Garihan, 1982), galima teigti, kad disko masė buvo apie 10 19 kg (Craddock, 2011). Tačiau ši pailga kraterių populiacija taip pat gali atsirasti dėl ganomų asteroidų smūgių (Bottke, Love, Tytell ir amp Glotch, 2000), kurie leistų sukurti mažiau masyvius diskus.

5 paveikslas. Milžiniško susidūrimo tarp „Proto-Mars“ ir mažesnio dydžio kūno iliustracija. Autorinės teisės „Labex UnivEarthS – USPC – 2016“.

Pastaba. Mažesnio dydžio kūnas yra nuo ⅓ iki ¼ paveiktos planetos dydžio.

Kita vertus, Borealis baseinas yra didžiausias galimo smūgio baseinas, kurio matmenys yra 10 600 km ir 8500 km ir užima daugiau kaip 40% Marso paviršiaus, o tai atitinka pagrindinę pusrutulio plutos dichotomiją, nustatytą Marso topografijoje ir gravitacijos žemėlapiuose (Marinova, Aharonsonas ir Asphaugas, 2008).Skaitmeniniai modeliai, pagrįsti išlygintos dalelių hidrodinamikos (SPH) metodu, daro išvadą, kad Borealis baseino dydžio kraterį gali suformuoti 2,6% Marso masės objektas, judantis maždaug 6 km / s greičiu ir paveikiantis paviršių 45 ° C temperatūroje. ° (Marinova ir kt., 2008). Šie parametrai yra suderinami su poveikio tipais, kurie, manoma, įvyko ankstyvoje Saulės sistemos istorijoje (Wilhelms & amp Squyres, 1983) ir gali atspindėti Marso sukimosi greitį (Dones & amp Tremaine, 1993). Jie buvo naudojami vėlesniems į chemiją orientuotiems besikaupiančio akrecijos disko SPH skaičiavimams iškart po milžiniško smūgio (Citron, Genda ir amp Ida, 2015 Hyodo, Genda, Charnoz ir amp Rosenblatt, 2017a Pignatale et al., 2018). Kiti autoriai (Canup & amp Salmon, 2018) teigė, kad smogtuvas yra maždaug 10 kartų mažesnio masyvo, panašus smūgio kampas ir šiek tiek didesnis smūgio greitis (7 km / s vietoj 6 km / s), nors vis dar yra smogtuvo dydžio / energijos įvertinimų diapazonas, kad susidarytų „Borealis“. Tačiau šios smūgio sąlygos negali visiškai atsižvelgti į Marso sukimąsi.

Marso orbitoje susprogdinto nuolaužų debesies dinaminė raida po smūgio: susidarymo disko formavimas

Iškart po milžiniško smūgio eobja, kuri galiausiai suformuos Phobosą ir Deimosą, aplink Marsą skriejo labai elipsiškai, o ekscentrika buvo tarp 0,1 ir 0,9, ir paprastai juda kitokiu greičiu nei jų kaimynai (Canup & amp Salmon, 2018 Citron et al. , 2015 m. Hyodo ir kt., 2017a). Šiame etape, kadangi tipinė temperatūra yra apie 2000 K (6 pav.), Išmetimai dažniausiai būna išlydytų lašelių pavidalu, kurių dydį lemia jų diferencialo ar šlyties greičio ir lašelio paviršiaus įtempimo sąveika. Darant prielaidą, kad silikatinio lydalo paviršiaus įtempis yra 0,3 N / m, gaunamas tipiškas lašelių dydis iškart po milžiniško maždaug 1,5 m smūgio (Hyodo ir kt., 2017a). Lašeliai greitai sustings, nes jų aušinimo laikas, keliasdešimt minučių, yra gana greitas, palyginti su orbitos periodu. Kai jie skrieja, ejecta gali susidurti viena su kita ir dar labiau suskaidyti, todėl susidaro 100 mikronų dydžio grūdai (Hyodo ir kt., 2017a). Tokie susidūrimai slopina orbitų ekscentriškumą ir galiausiai susidaro plonas apskritas šiukšlių diskas (Hyodo, Rosenblatt, Genda ir amp Charnoz, 2017b). Kai disko vidurio plokštuma iš pradžių nėra lygiuota su pusiaujo Marso plokštuma, dinaminis suplokštinimo terminas J2 Marso gravitacinio potencialo sukelia simetriškai disko dalelių precesiją aplink pusiaujo plokštumą. Neelastingi dalelių ir dalelių susidūrimai papildomai slopina jų polinkį, galiausiai suformuodami pusiaujo žiedinį diską (Hyodo et al., 2017b).

SPH skaičiavimai, modeliuojantys Borealis tipo poveikį, rodo, kad gauto disko masė būtų keli 10 20 kg (Citron et al., 2015 Hyodo et al., 2017a Rosenblatt et al., 2016), šiek tiek didesnė, nei nustatyta vertė Craddock (2011) ir „Canup and Salmon“ (2018), kurių svoris buvo apie 10 18–10 19 kg. Svarbiausia, kad susidarytų Phobos ir Deimos, skaičiavimai taip pat rodo, kad nors didžioji dalis visos išmestos masės yra ribojama žemiau Roche ribos, maždaug 1% yra už jos ribų, sudarant nedidelį išorinį medžiagos diską, kuris gali prasilenkti už sinchroninę ribą ( „Canup & amp Salmon“, 2018 m. Rosenblatt ir kt., 2016). Tačiau SPH skaičiavimai neturi pakankamai raiškos, kad būtų galima pateikti tikslią išorinio disko masės vertę ar jos tankio profilį.

6 paveikslas. Marsh Moons Forming Impact SPH modeliavimo momentinė nuotrauka (pritaikyta Hyodo ir kt., 2017a).

Pastaba. Sprogdintų dalelių orbitos ir temperatūros (spalvų juosta Kelvine) orbitos raida rodoma atitinkamai viršutinėje ir apatinėje plokštėse. Modeliavimas trunka 20 valandų po smūgio. Raudoni, geltoni, balti ir žydri taškai viršutiniame skydelyje vaizduoja Marso daleles, krentančias ant Marso, pabėgusias iš Marso ir atitinkamai suformuojančias Marso diską. Panašūs rezultatai gauti iš kitų SPH modeliavimų, kuriuos atliko Citron ir kt. (2015) ir „Canup and Salmon“ (2018). Tačiau pastarieji autoriai laikė mažesnę smogtuvo masę, taigi ir mažesnį energijos poveikį.

Be to, kai kurios smūginės šiukšlės galėjo išbėgti iš Marso gravitacijos lauko ir pradėti skrieti aplink saulę. Jei ši išstūmimas pataikė į pirmapradį asteroidą, kurio smūgio greitis buvo didelis (& gt, 5 km / s), būtų galima užfiksuoti smūgio parašus (pvz., Smūgio tirpimas arba (ir) 40Ar – 39Ar atstatymo amžius) (Hyodo & amp Genda, 2018). Be to, „Borealis“ formuojantis poveikis iškastų Marso mantijos medžiagą (kurioje gausu olivino) ir potencialiai dalį jos implantuotų asteroidų regione kaip retus A tipo asteroidus („Hyodo & amp Genda“, 2018 m. „Polishook“, Jacobsonas, Morbidelli ir amp. Aharonsonas 2017).

Šiukšlių debesies chemija

Kadangi SPH skaičiavimai rodo, kad disko medžiaga iš pradžių yra pagaminta iš dujų (garų) ir lydalo mišinio (Hyodo ir kt., 2017a), Phobos ir Deimos turėtų susidaryti iš šių dviejų komponentų kondensacijos (žr. 7 pav.). SPH skaičiavimai taip pat rodo, kad pagrindiniai dviejų mėnulių statybiniai elementai yra sudaryti iš maždaug pusės Marso ir pusiau smogtinės medžiagos (Hyodo ir kt., 2017a), darant prielaidą, kad Borealis formuojantis poveikis yra labai energingas (Marinova ir kt., 2008 ). Dėl mažesnio energijos poveikio Marso medžiagos dalis gali būti didesnė (iki 80%) (Canup & amp Salmon, 2018).

Diskui atvėsus, dujos kondensuojasi į mažus kristalinius dulkių grūdelius, o lydalas sukietėja (Ronnet et al., 2016). Termodinaminiai skaičiavimai kartu su dinaminiu modeliavimu gali būti naudojami numatant statybinių blokų, kurie pateks į mėnulius, sudėtį (Visscher & amp Fegley, 2013). Kadangi smogtuvas gali kilti toli nuo tos vietos, kur susiformavo pats Marsas, kyla klausimas, ar smogtuvo chemijos skirtumai (pvz., Kometos ar anglies chondritas) paliko pastebimą pėdsaką Phobos ir Deimos sudėtyje (Craddock, 2011 Pignatale ir kt., 2018, Ronnet ir kt., 2016). Tai svarbus klausimas, nes, kaip minėta skyriuje „Ar fobai ir deimos yra maži asteroidai?“, Phobos ir Deimos paviršių spektriniai stebėjimai negali aiškiai nustatyti jų sudėties. Atspindžio spektrai rodo kai kurias anglies medžiagas (Fraeman ir kt., 2014), o emisijos spektrai tvirtai rodo silikatų buvimą (Giuranna ir kt., 2011).

7 paveikslas. Milžiniško poveikio scenarijaus cheminio modeliavimo schema (iš Pignatale ir kt., 2018).

Pastaba. Po smūgio dalis Marso medžiagos išmetama aukštoje temperatūroje ir garuoja į dujas kartu su smogtuvo dalimi. Tada dujų mišinys kondensuojasi į dulkes. Kita vertus, neišgarinta Marso ir smogtuvo medžiaga suformuoja lydalą, o tada sukietėja. Fobas ir Deimosas yra šių dviejų komponentų akrecijos rezultatas. Geltonasis regionas reiškia disko dalį, neviršijančią Roche ribos (Hyodo ir kt., 2017a).

Termodinaminiai skaičiavimai, naudojant skirtingus smogtuvo tipus, numato didelę smūgiuotojų, gabenančių skirtingus C, H, O, Fe, Si kiekius, galutinių kompozicijų įvairovę, keičiant šių elementų dalį, galima žymiai pakeisti gautą dulkių ir lydalo chemiją ( Pignatale ir kt., 2018). Pvz., CV-chondrito tipo (bevandenis anglinis) smogtuvas atneštų metalinį geležį, silicio dioksidą, geležies sulfidus, o anglį - kometos objektas atneštų didžiausią anglies ir vandens ledo kiekį, o enstatito chondritas - didžiausią sulfidų kiekį.

Dėl tokių junginių, kaip metalinė geležis, geležies oksidai ir daug geležies turinčių silikatų, sulfidų, anglies ir vandens ledo, nėra ar nėra, todėl gali būti užuomina į smogtuvo pobūdį.

Daugumoje smogtuvų (anglies, entatito ir marso tipo) susidaro daug geležies dulkių, o kai kuriuose (anglies, kometos tipo) taip pat susidaro daug anglies turinčių dulkių, nepermatomos medžiagos, todėl albedas sumažėja. susikaupusių kūnų paviršiaus. Be to, kadangi grūdelių dydis neviršija 0,1

10 mikronų (Hyodo ir kt., 2017a), paviršiaus atspindys sumažėja (Ronnet ir kt., 2016). Sukietėjusiai medžiagai taip pat trūksta tobulos kristalinės struktūros, o tai dar labiau sumažina atspindį. Nepaisant to, nedidelis dulkių kiekis (daugiausia 5%) galutinėje medžiagoje vis dėlto gali paaiškinti mažus Phobos ir Deimos paviršiaus atspindžio spektrus (žr. Skyrių „Ar Phobos ir Deimos yra maži asteroidai?“ Ir 3 paveikslą).

Dėl galimo netobulo lydalo kristalizacijos Phobos statybinių elementų sudėtis gali kisti (Pignatale et al., 2018), o tai gali atspindėti vadinamuosius mėlynos ir raudonos spalvos vienetus, pastebėtus Phobos paviršiuje (Murchie ir kt., 1991 taip pat žr. 2 paveikslą). Iš tiesų toks cheminis kintamumas atrodo būtinas norint paaiškinti mįslingą mėlynos ir raudonos spalvos vienetų stratigrafinį ryšį, pastebėtą visame didelio smūgio kraterio Stickney rajone (Basilevsky et al., 2014).

Be to, visos smūgiuotojo sudėties rūšys, nagrinėjamos Pignatale ir kt. (2018), išskyrus CI-chondrito tipą (kuriame yra daug anglies turinčio anglies), dulkėse susidaro nedaug geležies turinčių silikatų, kurie galėtų paaiškinti Phoboso paviršiaus spinduliavimo ženklą (Giuranna ir kt., 2011). Be to, lydalas koncentruoja mineralus, kuriuose yra daug silikatų turinčių mineralų, kurie gali paaiškinti gerą Phoboso ir silikatinės medžiagos spinduliavimo spektrų atitikimą (Giuranna ir kt., 2011).

Medžiaga, kondensuota Marso orbitoje po milžiniško smūgio, gali būti nesuderinama su Marso mėnulių paviršiaus spektriniais stebėjimais, todėl nereikėtų jokių asteroidinių medžiagų, susidariusių už Marso orbitos, kad būtų galima atsižvelgti į šiuos spektrinius stebėjimus. Tačiau norint išsiaiškinti suderinamumą su Phobos ir Deimos spektrais, reikia išsamesnių prognozuojamos kondensuotos medžiagos atspindžio ir spinduliavimo spektrų modeliavimo. Šie tyrimai kelia sunkumų, nes papildomas kosmoso atmosferos efektas yra gerai žinomas tik silikatinėms medžiagoms. Todėl imituojamų ir stebimų spektrų suderinimas gali duoti dviprasmiškų rezultatų (Gaffey, 2010).

Savo milžiniško susidūrimo modelyje Canup ir Salmon (2018) prognozuoja disko šiukšlių temperatūrą, panašią į Hyodo ir kt. (2017a), tačiau kitoks nuolaužų sudėties Marso ir smogtuvo santykis (80% Marso – 20% smogtuvo). Tačiau galutinė kompozicija turėtų būti gana panaši į numatytą Pignatale ir kt. (2018) į Marsą panašiam smogtuvui (kurio rezultatas yra visa Marso kompozicija). Nepaisant to, turėtų būti mažesnio kiekio geležies turinčių silikatinių dulkių, todėl atspindžio spektrai taptų mažiau tamsūs nei iš tikrųjų pastebimi.

Jei milžiniška smūgio hipotezė yra teisinga, lakiųjų medžiagų, tokių kaip vandens garai, gali sumažėti, nes smūgis paprastai yra energingas (Hyodo ir kt., 2017a Hyodo, Genda, Charnoz, Pignatale ir amp Rosenblatt, 2018 Nakajima & amp Canup, 2017). Hyodo ir kt. (2018) apsvarstys du galimus lakiųjų eikvojimo mechanizmus: hidrodinaminį garų išsiskyrimą ir lakiųjų turtingų kondensatų išpūtimą iš garų radiacijos slėgiu.

Garų temperatūra iškart po smūgio yra TVAP

2000 K, o šiukšlių orbitos yra labai ekscentriškos (Hyodo ir kt., 2017a), todėl padidėja jų galimybė pabėgti iš sistemos, kai atstumas iki Marso tampa didesnis. SPH skaičiavimai rodo, kad 10–40% garų patenkina evakuacijos sąlygas per pirmąją orbitą nuo smūgio taško, atsižvelgiant į smogtuvo sudėtį ir garų temperatūrą nuo 1 000–2 000 K. Kadangi garuose yra daugiau lakiųjų elementų nei lydalo, kai kuriuose lakiųjų medžiagų dalis gali būti prarasta iš pirminės gausos hidrodinaminio pabėgimo būdu (Hyodo ir kt., 2018).

Išilgai šiukšlių trajektorijos nuo smūgio taško iki apocentro (tolimiausiu atstumu nuo Marso) tam tikra garų dalis taip pat gali kondensuotis ir sudaryti mažas lakiųjų dulkių daleles. Smūgio metu Marso paviršiaus šiluma (2 000–6 000 K) yra pakankamai stipri, kad išpūstų šias mažas dulkių daleles „vidutiniškai“ lakius elementus, kurių kondensacijos temperatūra yra 700–2000 K ir kurių radiacijos slėgio ir gravitacijos santykis jėgos yra didesnės nei 0,1, greičiausiai jas pašalina radiacijos slėgis (Hyodo et al., 2018). Į šį lakiųjų elementų praradimą reikia atsižvelgti prognozuojant galutinę Marso orbitoje kondensuotos medžiagos susidarymą dėl milžiniško susidūrimo.

Akcijos disko raida

SPH pradinio poveikio ir besikuriančio akrecijos disko skaičiavimai yra labai sudėtingi skaičiavimams, todėl 3D hidrodinaminės simuliacijos apsiriboja 10–20 valandų po smūgio. Tačiau to pakanka ištirti susprogdintos medžiagos orbitinį pasiskirstymą aplink Marsą, kuris tada suformuos akrecijos diską (žr. Skyrių „Marso orbitoje susprogdinto nuolaužų debesies dinaminė raida po smūgio“ ir 6 paveikslą). Apibūdinti šio daugialypio disko (garų, sumaišytų su kietosiomis medžiagomis) ilgalaikę evoliuciją su hidrodinamikos kodu, tačiau šiandien turimais skaičiavimo ištekliais neįmanoma.

Nepaisant to, SPH skaičiavimai pateikia medžiagos radialinius pasiskirstymus, kurių tankis mažėja atstumu nuo Marso. Skaičiavimai neturi pakankamai raiškos, kad būtų galima pateikti išsamią disko struktūros informaciją. Nepaisant to, didžioji masės dalis yra aiškiai sutelkta žemiau Roche ribos ir gali suformuoti tankų vidinį diską, o likusi medžiaga, šiek tiek peržengianti sinchroninę ribą, sudaro mažo tankio išorinį diską (Canup & amp Salmon, 2018 Hyodo ir kt., 2017a Rosenblatt ir kt., 2016).

Tankaus vidinio disko fizika panaši į klampaus skysčio (Salmon, Charnoz, Crida ir amp Brahic, 2010). Dėl didelio vidinio disko paviršiaus tankio stiprus efektyvus klampumas atsiranda dėl savaiminio gravitacinio spiralės formavimosi. Dėl to vidinis diskas plinta į išorę nuo planetos. Kai medžiaga peržengia Roche ribą, ji gali patekti į atskirus mėnulius (mažos masės palydovai žr. Charnoz, Salmon ir Crida, 2010). Tuomet šių mėnulių orbitinę evoliuciją lemia dvi priešingos jėgos dėl jų gravitacinės sąveikos su vidinio disko medžiaga (kuri perduoda kampinį impulsą į mėnulių orbitas, taip atstumdama) ir su planeta (per potvynio išsklaidymą, kuris sumažina kampinį kampą). mėnulio orbitos pagreitį, žr. skyrių „Marso palydovų orbitinė raida po akreditacijos laikotarpio“). Pirmoji sąveika stumia kiekvieno mėnulio orbitą į išorę, o antroji traukia ją atgal link planetos, kai orbita yra žemiau sinchroninės ribos. Peržengus šią ribą, dvi jėgos veikia ta pačia kryptimi, o mėnulis migruoja į išorę galutinai, bet labai lėtai. Šis mechanizmas sėkmingai paaiškino mažų Saturno mėnulių susidarymą iš planetos žiedų sistemos, kur sinchroninė riba iš tikrųjų yra šiek tiek žemesnė už Roche ribą (Charnoz et al., 2010).

Marso atveju sinchroninė riba (6 RM) yra gerokai peržengusi Roche ribą (apie 2,45 RM). Po milžiniško smūgio vidinis diskas yra masyvus, o disko ir palydovo sąveika dominuoja planetos ir palydovo potvynių sąveikoje. Taigi, bet koks mėnulis, susidaręs ties Roche riba, iš pradžių stumiamas į išorę. Tačiau, kai disko kraštas yra ties „Roche“ riba, disko ir palydovo sąveika negali išstumti palydovo už sinchroninės ribos, maksimalų išorinės migracijos atstumą apibrėžia 2: 1 „Lindblad“ rezonansas su išoriniu vidinio disko kraštu (ty Roche riba), kuri yra apie 4,5 RM (Charnoz ir kt., 2010 m. Rosenblatt ir amp. Charnozas, 2012 m.).

Laikui bėgant, tankus vidinis diskas ištuštėja, prarandant medžiagą arba į vidų iki Marso paviršiaus, arba į išorę per Roche ribą. Kai disko tankis mažėja, Lindblado rezonansai silpnėja (t. Y. Diskų ir palydovų sąveika mažėja) ir galiausiai vyrauja potvynio sklaida, todėl bet kurios mėnulio orbitos, esančios žemiau sinchroninės ribos, sunyksta. Galų gale visi šie mėnuliai išnyksta žemiau Roche ribos. Mėnulio sistemos tarnavimo laikas priklauso nuo 10 19 kg masės disko vidinio disko masės, gali susidaryti mėnuliai su Phobos arba Deimos mase, tačiau jie visiškai išnyksta po 200 milijonų metų (Rosenblatt & amp Charnoz, 2012), kuris yra daug mažesnis už numanomą Phoboso paviršiaus amžių, kuris, kaip manoma, siekia net 4 milijardus metų (Schmedemannas, Michaelas, Ivanovas, Murray ir amp Neukum, 2014). Masyvesnis diskas vystytųsi dar greičiau ir sukurtų masyvesnes mėnulėles, o lengvesnis diskas vystytųsi lėčiau, bet sukeltų mažiau masyvius mėnulius nei Phobos ir Deimos.

Mėnuliams grįžtant žemiau Roche ribos, jie nebūtinai atsitrenkia į Marso paviršių. Juos gali sutrikdyti potvynio Marso jėgos, išskaidydamos, kad susidarytų naujas vidinis diskas, ne toks masyvus, kaip pradinis diskas (Black & amp Mittal, 2015). Tada visas mėnulio formavimosi procesas gali būti paleistas iš naujo šio ne tokio masyvaus disko. Buvo manoma, kad šiandien „Phobos“ yra naujausio, prieš 2,5 milijardą metų atlikto tokio disko formavimo ir sklaidos procesų ciklo, kurį iš pradžių sukėlė milžiniškas poveikis, rezultatas (Hesselbrock & amp Minton, 2017). Tačiau šio scenarijaus įspėjimas yra tai, kad aplink Marsą nėra silpno likusio žiedo.

Tačiau atliekant šiuos tyrimus neatsižvelgiama į mažo tankio išorinį diską, kurio egzistavimą rodo SPH modeliavimas. Tada kyla klausimas, ar Phobos ir Deimos galėjo susiformuoti iš medžiagos, esančios šiame išoriniame diske?

Kaip suformuoti du mažus išorinius palydovus iš Marso apytikslio disko: dinaminis sprendimas

Kadangi išorinio disko tankis yra mažas, jį galima pavaizduoti mažų kūnų ar palydovų embrionų rinkiniu, o ne kaip klampų skystį, kaip buvo daroma tankiam vidiniam diskui. Šių palydovų embrionų evoliuciją galima sekti skaitmeniškai integruojant N kūno judesio lygtis. Paprastai laikoma, kad susidūrimas įvyko, jei du kūnai artėja vienas prie kito jų abipusiu kalno spinduliu. Susidūrimas traktuojamas kaip neelastingas, todėl susidaro akrecija, jei santykinis atsitraukimo greitis yra mažesnis nei abipusio pabėgimo greitis.Vienas įspėjimas yra tas, kad trikdymas (t. Y. Vieno ar abiejų susidūrusių kūnų skilimas) yra nepaisomas, remiantis prielaida, kad susidarę fragmentai lieka arti vienas kito ir taip greitai rekombinuojasi.

Tokio išorinio disko evoliucijos N-kūno modeliavimas paprastai lemia stabilią konfigūraciją, kurioje paprastai būna keliolika ar tiek mažų mėnulių, kurių orbitos mažai keičiasi, todėl nebėra susidūrimų (dinamiškai „sustingusi“ sistema). Šių mėnulių masės ir orbitos atspindi pradinį disko tankio profilį dėl masės centro išsaugojimo (Rosenblatt ir kt., 2016). Pavyzdžiui, mėnuliai paprastai būna vienodai pasiskirstę, jei akrecijos diskas yra vienodas. Norint padidinti akrecijos efektyvumą, taigi ir galimybę susidaryti Phobos ir Deimos su jų faktinėmis masėmis numatomais atstumais nuo Marso, būtina kažkaip dinamiškai sužadinti išorinį diską.

Tokį sužadinimą teikia masyvesnių praeinančių vidinių mėnulių, susidarančių ties Roche riba, migracija į išorę. Išoriniame diske esantys palydovo embrionai gali būti įstrigę vidutinio judesio rezonansuose su vidiniais mėnuliais (kai jų orbitos periodo santykis yra dviejų sveikųjų skaičių santykis) ir kartu stebėti jų išorinę migraciją. Embrionų kaupimasis rezonanse skatina akreciją susidūrimų metu, o susidūrimai taip pat suteikia rezonanso išvengimo mechanizmą. Maždaug trečdalyje rezultatų pranešė Rosenblatt ir kt. (2016), šiuo mechanizmu buvo suformuoti du mėnuliai, masyvesni gulintys žemiau sinchroninės orbitos ir mažiau masyvūs, esantys virš Marso sistemos (žr. 1 ir 2 lenteles).

Kadangi masyvesni vidiniai mėnuliai migruoja greičiau, gali padidėti susidūrimų dažnis, taigi ir akrecijos galimybė, o tai gali sukelti atvejus, kai visos išorinio disko nuolaužos buvo sukauptos ant vieno ar daugiau vidinių mėnulių. Tai savo ruožtu rodo vidinio disko, taigi ir pradinio smogtuvo, masės ribą. „Canup and Salmon“ (2018 m.) Ši riba yra maždaug 2x10 21 kg (smogtuvas) ir 2x10 19 kg (diskas), palyginti su 2x10 22 kg (smogtuvas) ir 5x10 20 kg (diskas) vertėmis Rosenblatt ir kt. (2016). Nors pradinė disko masė, taigi ir smūgio energija, abiejuose tyrimuose labai skiriasi, pagrindinis mėnulių formavimo procesas iš šiukšlių pakartotinio kaupimo po milžiniško susidūrimo su Marsu yra panašus (8 pav.).

8 paveikslas. Palydovinių embrionų priėmimas išorinėje disko disko dalyje.

Pastaba. (Kairėje) iš Rosenblatt ir kt. (2016): embrionų pritraukimą palengvina vidutinio judesio rezonansai su didžiausiu vidiniu mėnuliu (1000 kartų didesniu už Fobo masę), kai jis migruoja į išorę, reikalaujantis didelio energetinio poveikio, pavyzdžiui, plačiai pripažinto Borealis formuojančio poveikio. Po maždaug 8000 metų kiekvienoje sinchroninės ribos pusėje, esant 6 R, išgyvena tik du nedideli palydovaiM. (Dešinėje) iš „Canup and Salmon“ (2018): embrionas kaupiasi tuo pačiu fiziniu modeliavimu, kaip ir Rosenblatt ir kt. (2016), tačiau atsižvelgiama į visus vidinius mėnulius ir jų rezonansinę sąveiką, o Marso potvynio išsklaidymas yra žymiai didesnis. Panašūs rezultatai gaunami po 10 milijonų metų ir reikalingas mažesnis energetinis poveikis.

Vidutinio judesio rezonansai gali ne tik padidinti įstrigusio palydovo embriono pusiau pagrindinę ašį, bet ir padidinti jo ekscentriškumą. Masyvesni vidiniai mėnuliai greičiau migruoja, o tai lemia didesnius palydovų embrionų ekscentriškumus. Jų galima sumažinti susidūrimų ir akrecijos procesų metu, tačiau atliekant skaitines simuliacijas (Rosenblatt ir kt., 2016) dviejų paskutinių išorinių mėnulių ekscentricitetai dažnai būna šiek tiek didesni nei šiandien Phobos ir Deimos. Milijardus metų veikiančios potvynio jėgos gali padėti sušvelninti šiuos ekscentriškumus, kaip aptarta skyriuje „Marso palydovų orbitinė raida po prisitaikymo laikotarpio“. Arba, jei pradinio smogtuvo masė yra mažesnė, vidinis diskas ir todėl iš jo suformuoti mėnuliai bus mažiau masyvūs. Tada migracija į išorę būtų ne tokia greita, vidutinio judesio rezonansai turėtų mažiau efekto, dėl ko išoriniame diske gali atsirasti daugiau mažų mėnulių su mažiau ekscentrinėmis orbitomis (Canup & amp Salmon, 2018).

Marso palydovų orbitinė raida pasibaigus sutikimo laikotarpiui

Jei potvynių evoliucija neleidžia fiksuoti scenarijų, ji taip pat nustato griežtus sueigos scenarijų apribojimus. Palyginti su kitomis planetomis, kuriose mūsų Saulės sistemoje yra mėnuliai, Marsui išcentrinio pagreičio ir gravitacinio pagreičio santykis yra gana mažas, todėl sinchroninė riba yra santykinai tolima esant maždaug 6 RM. Skirtingai nei Žemė, šis santykis vos pasikeitė per Marso istoriją (Dones & amp Tremaine, 1993). Todėl Marso sistema geriausiai iliustruoja šią taisyklę (Murray & amp Dermott, 1999): virš sinchroninės ribos esantys mėnuliai nutolsta ir sifonu pašalina kampinį impulsą nuo planetos (Deimos elgiasi kaip ir dauguma Saulės sistemos mėnulių, įskaitant Žemės mėnulį), o mėnuliai žemiau sinchroninės ribos nukris atgal ir sugrąžins kampinį impulsą planetai (labiausiai žinomas pavyzdys yra Phobos, tačiau tikriausiai praeityje Marsas turėjo daug daugiau mėnulių, žr. skyrių „Milžiniško susidūrimo scenarijus“).

Tiksli orbitos potvynių evoliucija kontroliuojama gravitaciniais momentais iš potvynių išsipūtimų, kuriuos Marse iškėlė mėnuliai, ir nuo potvynių išsipūtimų, kuriuos Marsas iškėlė mėnuliuose. Evoliucijos lygtys (Kaula, 1964) priklauso nuo k parametrų rinkinio2/ Q (

χ) apibūdinant potvynio sklaidą: k2 yra 2 laipsnio potencialus Meilės skaičius ir Q (

χ) yra potvynio kokybės faktorius esant pagrindiniam potvynių dažniui

χ (Efroimsky ir amp. Lainey, 2007). Meilės skaičius k2 silpnai priklauso nuo Marso dažnio, jį galima įvertinti pagal potvynio trikdžius Marso erdvėlaivio orbitos judėjime, kuris suteikia k2 vertė, lygi 0,169 su maždaug 2% paklaida (Genova ir kt., 2016 Konopliv, Park ir amp. Folkner, 2016) mėnuliams, ji nebuvo įvertinta, tačiau modeliai prognozuoja k2 ∼10 -4 monolitams su silikato kompozicija (Lambeck, 1979) ir k2 ∼10 -3 griuvėsių poliams, taip pat su silikato kompozicija, poringumas iš tikrųjų sumažina standumą (Jaeger et al., 2007) ir savo ruožtu padidina k2 (Le Maistre ir kt., 2013 Rosenblatt, 2011), kuris atitiktų didelį poringumą, daromą iš Phobos masės ir tūrio (Andert ir kt., 2010 Rosenblatt, 2011). Kokybės faktoriai Q (

χ) labai priklauso nuo pagrindinio potvynių dažnio

χ Marso atveju jį galima įvertinti esant dabartiniam pusdienio dažniui iš pasaulinio vidutinio Phoboso orbitos anomalijos pagreičio, kuris duoda Q = 82,8 ± 0,2 (Jacobson, 2010). Phobos ir Deimos kokybės veiksniai nebuvo išmatuoti, tačiau tikimasi, kad griuvėsių krūvos bus labiau išsklaidomos nei neporingos uolienos, o Q & lt 100 (Goldreich & amp Sari, 2009).

Potvynių evoliucijos metu Marso mėnulių orbita mažėja arba plečiasi, priklausomai nuo to, ar ji yra sinchroninės ribos ribose, ar ne, daugiausia dėl išsisklaidymo planetoje, ir cirkuliuoja daugiausia dėl išsisklaidymo Mėnulyje (Goldreich, 1963 ) polinkis vos paveiktas (Mignard, 1981). Orbitai baisiai vystantis, ji praeina per kelis rezonansus, daugiausia tarp vidutinio judesio ir Marso sukimosi esant 3,8 RM (rezonansas 2: 1) ir 2,9 RM (rezonansas 3: 1), kuris paprastai vėl sužadins ekscentriškumą (Yoder, 1982). Kitus rezonansus, pavyzdžiui, tarp pericentro ir Marso vidutinio judesio, yra sunkiau modeliuoti (Yokoyama, 2002), atsižvelgiant į chaotiškas Marso pasvirimo variacijas (Laskar & amp Robutel, 1993 Touma & amp Wisdom, 1993).

Jei Fobosas ir Deimosas susidarė iš masyvaus pradinio šiukšlių disko, kurio masė ∼ 10 −3 MM (kur MM yra Marso masė), atitinkantis ∼ 10 −1,5 M masės smogtuvąM (Citron et al., 2015), vidutinio judesio rezonansai su dideliais praeinančiais mėnuliais (žr. Skyrių „Kaip suformuoti du mažus išorinius palydovus iš Marso apytikslio disko“) galėtų padėti sukurti tiksliai du mėnulius su teisingais pusiau pagrindinės ašys, tačiau Deimoso ekscentriškumas yra apie 10–2 (Rosenblatt ir kt., 2016). Norėdami slopinti šį ekscentriškumą potvynio jėgomis iki šiandien stebimos, reikėtų k2/ Q bus 10–4 „Deimos“, esant viršutinei laukiamo griuvėsių diapazono ribai, ir 10–6 laipsnio - „Phobos“, apatinei numatomo diapazono ribai - monolitinėms uolienoms, taigi o tai reiškia skirtingą dviejų mėnulių struktūrą ar kompoziciją. Jei Phobos ir Deimos būtų suformuoti iš ne tokio masyvaus pradinio šiukšlių disko, kurio masė arba apie 10–5 MM, atitinkantis maždaug 10−3 M masės smogtuvąM, vidutinio judesio rezonansai iš esmės būtų neveiksmingi, užkertant kelią nepageidaujamam ekscentriškumų sužadinimui, tačiau dėl to aplink Marsą galėtų likti keli mėnuliai (Canup & amp Salmon, 2018). Kad šie išnyktų, k reikšmė2/ Q Marsui turėtų būti didesne tvarka, nei dabar stebima, todėl dabartinė orbitos konfigūracija su tiksliai dviem mėnuliais yra daug mažesnė. Tačiau dabartinė SPH modeliavimo skiriamoji geba yra per didelė, kad būtų galima modeliuoti masės pasiskirstymą išoriniame pradinio šiukšlių disko regione.

Išvada

Mėnulių susidarymas Saulės sistemoje yra ilgalaikė tyrimų tema (Peale & amp Canup, 2015). Kiekviena mėnulio sistema turi unikalių savybių, todėl sunku numatyti bendrą formavimosi mechanizmą. Naujausi kosminių erdvėlaivių tyrinėjimai milžiniškose planetose, ypač „Cassini“ misija aplink Saturną, atskleidė nuolaužų žiedų ir potvynio jėgų vaidmenį mažų mėnulių formavimeisi ir orbitos evoliucijai (Crida & amp Charnoz, 2012). Panašiais procesais galima paaiškinti Phobos ir Deimos susidarymą diske po milžiniško smūgio į Marsą. Vis dėlto tvirtas scenarijus turi sugebėti paaiškinti dviejų mažų mėnulių, o ne vieno masyvaus, susidarymą. Smūgio, kurį planetai suteikia smogtuvas, vaidina pagrindinį vaidmenį, nes tai lemia, kur yra sinchroninė riba, ypač jei ji yra planetos Roche riboje ar už jos ribų. Greitam rotoriui po smūgio bus sinchroninė riba arti planetos, kuri palaiko nuolaužų kaupimąsi į vieną kūną, kaip Žemės mėnulio atveju. Po smūgio lėtas rotatorius, pvz., Marsas, kurio sukimasis trunka apie 24 valandas, atitinka santykinai tolimus sinchroninius ribinius mėnulius, kurie susidaro arti Roche ribos, klampiai skleidžiant diską, migruojantys į išorę sąveikaujant su likusiu disku. , tačiau veikiami potvynio jėgų jie galiausiai nukris atgal link Marso. Tikimasi, kad orbitoje ilgą laiką išliks tik maži mėnuliai, susiformavę arti sinchroninės ribos ar už jos ribų. Dabartinis Marso apsisukimas yra argumentas, sąlygojantis santykinai didžiulį smogtuvą, kuris taip pat galėtų būti atsakingas už Borealis baseino susidarymą (Hyodo ir kt., 2017b).

Skaitmeninės viso scenarijaus simuliacijos, pradedant pradiniu poveikiu ir baigiantis dviejų mėnulių akrecija bei ilgalaikiu evoliucija, leidžia geriau susitarti su dabartinėmis orbitomis nei ankstesnė plačiai pripažinta fiksavimo hipotezė ir vis dar dera su pastabomis dėl jų sudėties. Orbitoje susprogdintos medžiagos kiekis pirmiausia priklauso nuo smogtuvo masės ir nuo smūgio kampo. Tai yra nepaprastai svarbu, nes jis nukreipia šiukšlių debesį į kaupimo diską ir nustato jo galimą cheminę sudėtį. Tačiau įvairius susidūrimo parametrus sunku varžyti, nes jie priklauso nuo išsamios ankstyvosios Saulės sistemos dinamikos (Hansen, 2018).

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) planuoja grįžti iš Phobos misiją 2020 m. Marso mėnulių tyrinėjimo (MMX) zondas surinks apie 10 gramų medžiagos iš Phobos regolito. Jei milžiniška smūgio hipotezė yra teisinga, MMX surinktų ne tik medžiagą iš smogtuvo, bet ir iš Marso, įskaitant senovinę mantijos medžiagą (Hyodo ir kt., 2017a). Išsami šių mėginių sudėtis padėtų suvaržyti termodinaminę aplinką, kurioje jie susidarė, taigi ir milžiniško smūgio parametrus.

Taigi reikia atlikti tolesnius stebėjimus ir analizę, kad būtų galima patikrinti milžinišką poveikio hipotezę, o būsimos pavyzdinės grąžinimo misijos, tokios kaip MMX, suteiks kritinės informacijos apie kompoziciją (Murchie, Britt ir amp Pieters, 2014) ir taigi Marso mėnulių, Phobos ir Deimos kilmę. .


13.7 Einšteino gravitacijos teorija

Niutono visuotinės traukos dėsnis tiksliai numato daug ką to, ką matome savo Saulės sistemoje. Iš tiesų, norint tiksliai išsiųsti kiekvieną kosminę transporto priemonę į kelionę, reikėjo tik Niutono įstatymų. Žemę kertančių asteroidų ir daugumos kitų dangaus objektų kelius galima tiksliai nustatyti tik pagal Niutono dėsnius. Nepaisant to, daugelis reiškinių parodė neatitikimą to, ką numato Niutono dėsniai, įskaitant Merkurijaus orbitą ir gravitacijos poveikį šviesai. Šiame skyriuje nagrinėjame kitą gravitacijos įsivaizdavimo būdą.

Revoliucija perspektyvoje

1905 m. Albertas Einšteinas paskelbė savo ypatingojo reliatyvumo teoriją. Ši teorija labai išsamiai aptariama reliatyvumo trečiajame šio teksto tome, todėl čia pasakome tik keletą žodžių. Pagal šią teoriją joks judesys negali viršyti šviesos greičio - tai yra Visatos greičio apribojimas. Šis paprastas faktas buvo patikrintas nesuskaičiuojant daugybės eksperimentų. Tačiau tai turi neįtikėtinų pasekmių - erdvė ir laikas nebėra absoliutūs. Du vienas kito atžvilgiu judantys žmonės nesutaria dėl daiktų ilgio ar laiko. Beveik visa mechanika, kurios išmokote ankstesniuose skyriuose, nors ir nepaprastai tiksli net daugelio tūkstančių mylių per sekundę greičiui, artėjant šviesos greičiui pradeda gesti.

Šis greičio apribojimas Visatoje taip pat buvo iššūkis Niutono gravitacijos dėsniui būdingai prielaidai, kad gravitacija yra veiksmo per atstumą jėga. Tai yra, be fizinio kontakto, apie bet kokį vienos masės padėties pasikeitimą akimirksniu pranešama visoms kitoms masėms. Ši prielaida nėra kilusi iš pirmo principo, nes Niutono teorija paprasčiausiai nesprendžia šio klausimo. (Tas pats buvo manoma ir apie elektromagnetines jėgas. Sąžininga sakyti, kad dauguma mokslininkų nebuvo visiškai patenkinti „nuotolinio veikimo“ koncepcija.)

Ekvivalentiškumo principas

Einšteinas prie savo bendrosios teorijos atėjo iš dalies stebėdamasis, kodėl laisvai krentantis žmogus nejautė jo svorio. Iš tiesų įprasta kalbėti apie aplink Žemę skriejančius astronautus kaip nesvarius, nepaisant to, kad Žemės gravitacija ten vis dar gana stipri. Bendrojoje Einsteino teorijoje nėra jokio skirtumo tarp laisvo kritimo ir nesvarumo. Tai vadinama lygiavertiškumo principas. Lygiai taip pat stebina tai, kad nesant gravitacijos nėra skirtumo tarp vienodo gravitacijos lauko ir vienodo pagreičio. Susitelkime ties šiuo paskutiniu teiginiu. Nors neįmanoma visiškai vienodo gravitacijos lauko, galime jį labai gerai priartinti.

Tinkamo dydžio laboratorijoje Žemėje gravitacinis laukas [lateksas] mathbf < overset < to>> [/ lateksas] iš esmės yra vienodas. Išvada teigia, kad bet kokie ten atlikti fiziniai eksperimentai turi tokius pačius rezultatus, kaip ir laboratorijoje, įsibėgėjant [latex] mathbf < overset < to >> = mathbf < overset < to>> [/ lateksas] gilumoje, toli nuo visų kitų masių. Paveiksle pavaizduota sąvoka.

13.28 pav Pagal lygiavertiškumo principą visų laboratorijoje vienodame gravitacijos lauke atliktų eksperimentų rezultatai yra identiški tų pačių eksperimentų, atliktų vienodai greitėjančioje laboratorijoje, rezultatams.

Kaip šios dvi, matyt, iš esmės skirtingos situacijos gali būti vienodos? Atsakymas yra tas, kad gravitacija nėra jėga tarp dviejų objektų, bet yra kiekvieno objekto, reaguojančio į kito, poveikį jį supančiam erdvės ir laiko poveikiui, rezultatas. Vienodas gravitacinis laukas ir vienodas pagreitis turi tą patį poveikį laiko ir laiko atžvilgiu.

Geometrinė gravitacijos teorija

Euklido geometrija daro prielaidą „plokščią“ erdvę, kurioje tarp dažniausiai žinomų atributų tiesė yra trumpiausias atstumas tarp dviejų taškų, visų trikampių kampų suma turi būti 180 laipsnių, o lygiagrečios linijos niekada nesikerta. Neeuklidinė geometrija nebuvo rimtai ištirtas iki XIX a., todėl nenuostabu, kad Euklido erdvė yra savaime prisiimta visuose Niutono dėsniuose.

Bendroji reliatyvumo teorija užginčija šią seniai laikomą prielaidą. Tik tuščia vieta yra plokščia. Masės - arba energijos, nes reliatyvumas neskiria jų - buvimas iškreipia arba kreivina erdvę ir laiką, arba erdvėlaikį, aplink jį. Bet kurios kitos masės judėjimas yra tiesiog atsakas į šį išlenktą erdvėlaikį. Paveikslėlis yra mažesnės masės, skriejančios orbitoje, atsakymas į iškreiptą erdvę, kurią sukelia didesnė masė, dvimatis vaizdas. Tikslesniame, bet painiame paveikslėlyje mes taip pat matytume orbitoje sklindančios masės iškraipytą erdvę, o abi masės judėtų kaip atsakas į visišką erdvės iškraipymą. Atkreipkite dėmesį, kad paveikslas yra atvaizdas, padedantis vizualizuoti koncepciją. Tai yra mūsų erdvinės erdvės ir laiko iškraipymai. Mes nematome jų taip, kaip norėtume įdubti ant kamuolio. Iškraipymą matome tik atidžiai matuodami objektų ir šviesos judėjimą jiems judant per erdvę.

13.29 pav Mažesnė masė skrieja per iškreiptą didesnės masės erdvėlaikį. Iš tikrųjų visa masė ar energija iškreipia erdvės laiką.

Silpniems gravitacijos laukams bendro reliatyvumo rezultatai reikšmingai nesiskiria nuo Niutono gravitacijos dėsnio. Tačiau intensyvių gravitacijos laukų rezultatai skiriasi, ir įrodyta, kad bendras reliatyvumas prognozuoja teisingus rezultatus. Netgi palyginti silpname mūsų Saulės gravitacijos lauke Merkurijaus orbitos atstumu galime stebėti efektą. Nuo 1800-ųjų vidurio buvo kruopščiai išmatuota Merkurijaus elipsinė orbita.Tačiau, nors jis yra elipsinis, jo judėjimą apsunkina tai, kad elipsės perihelio padėtis lėtai žengia į priekį. Didžiąją pažangos dalį lemia gravitacinė kitų planetų trauka, tačiau nedidelės to pažangos dalies negalėjo apskaityti Niutono įstatymas. Vienu metu netgi buvo ieškoma „palydovo“ planetos, kuri paaiškintų neatitikimą. Bet bendras reliatyvumas teisingai numato matavimus. Nuo to laiko daugelis matavimų, pavyzdžiui, tolimų objektų šviesos nukreipimas Saulės, patvirtino, kad bendrasis reliatyvumas teisingai numato stebėjimus.

Šią diskusiją baigiame vienu paskutiniu komentaru. Mes dažnai kalbėjome apie erdvės-laiko iškraipymus arba iškraipymus tiek erdvėje, tiek laike. Tiek specialiuoju, tiek bendruoju reliatyvumu laiko dimensija turi vienodą pagrindą kiekvienai erdvinei dimensijai (savo vietoje abiejose teorijose skiriasi tik pagal galiausiai nesvarbų mastelio faktorių). Netoli labai didelės masės ne tik „ištiesta“ netoliese esanti erdvė, bet ir laikas yra išsiplėtęs arba „sulėtėjęs“. Šiuos padarinius plačiau aptarsime kitame skyriuje.

Juodosios skylės

Einšteino gravitacijos teorija yra išreikšta vienoje apgaulingai paprastos išvaizdos tenzoriaus lygtyje (tenzoriai yra skaliarų ir vektorių apibendrinimas), kuri išreiškia, kaip masė lemia erdvės-laiko kreivumą aplink ją. Šios lygties sprendimai duoda vieną patraukliausių prognozių: Juodoji skylė. Spėjama, kad jei objektas yra pakankamai tankus, jis sugrius pats ir bus apsuptas įvykio horizontas nuo kurio niekas negali pabėgti. Pavadinimas „juodoji skylė“, kurį sugalvojo astronomas Jonas Raitelis 1969 m., nurodo tai, kad šviesa negali išvengti tokio objekto. Karlas Schwarzschildas buvo pirmasis asmuo, kuris pastebėjo šį reiškinį 1916 m., tačiau tuo metu tai buvo laikoma daugiausia matematiniu įdomumu.

Keista, kad idėja apie didžiulį kūną, iš kurio negalima pabėgti, atsirado 1700-ųjų pabaigoje. Nepriklausomai nuo to, Johnas Michellas ir Pierre'as Simon'as Laplace'as panaudojo Newtono traukos dėsnį, kad parodytų, jog šviesos, paliekančios pakankamai masės žvaigždės paviršių, negalima pabėgti. Jų darbas buvo pagrįstas tuo, kad šviesos greitį 1676 m. Išmatavo Ole Roemeris. Jis atkreipė dėmesį į mėnulio orbitinio periodo Io duomenų apie Jupiterį duomenų neatitikimus. Roemeris suprato, kad skirtumas atsirado dėl santykinių Žemės ir Jupiterio padėčių skirtingais laikais ir kad jis galėjo rasti šviesos greitį iš to skirtumo. Michellas ir Laplace'as suprato, kad kadangi šviesa turi baigtinį greitį, gali būti pakankamai masyvi žvaigždė, kad pabėgimo greitis iš jos paviršiaus galėtų viršyti tą greitį. Taigi šviesa visada nukrisdavo į žvaigždę. Keista, kad pakankamai toli nuo pačių didžiausių žvaigždžių esantys stebėtojai jų nematys, tačiau jie galėjo pamatyti mažesnę žvaigždę iš to paties atstumo.

Prisiminkime, kad gravitacinėje potencialioje energijoje ir bendrojoje energijoje mes nustatėme, kad pabėgimo greitis, nurodytas paveiksle, nepriklauso nuo išbėgančio objekto masės. Nors tuo metu šviesos prigimtis nebuvo iki galo suprasta, šviesos masė, jei ji turėjo, nebuvo aktuali. Taigi, paveikslas turėtų galioti šviesai. Pakeitimai c, šviesos greitis, kad galėtume išsigelbėti

Taigi mums reikia tik vertybių R ir M toks, kad pabėgimo greitis viršytų cir tada šviesa negalės pabėgti. Michellas teigė, kad jei žvaigždė turėtų mūsų Saulės tankį ir spindulį, besidriekiantį tiesiai už Marso orbitos, tai šviesa negalėtų ištrūkti iš jos paviršiaus. Jis taip pat numanė, kad mes vis tiek sugebėsime aptikti tokią žvaigždę iš gravitacinio efekto, kurį ji turėtų aplinkiniams objektams. Tai buvo įžvalgi išvada, nes būtent taip mes darome išvadą apie tokių objektų egzistavimą šiandien. Nors mes dar neturime ir niekada negalime aplankyti juodosios skylės, netiesioginiai jų įrodymai tapo tokie įtikinami, kad nedaugelis astronomų abejoja jų egzistavimu.

Prieš nagrinėdami kai kuriuos iš šių įrodymų, mes vėl atkreipiame dėmesį į Schwarzschildo sprendimą, esantį tenoro lygtyje iš bendrojo reliatyvumo. Tame sprendime atsiranda kritinis spindulys, dabar vadinamas Schwarzschild spindulys [lateksas] (_ < tekstas>) [/ lateksas]. Bet kokiai masei M, jei ta masė būtų suspausta tiek, kad jos spindulys būtų mažesnis nei Schwarzschildo spindulys, tada masė subyrės iki singuliarumo, ir viskas, kas praeina to spindulio viduje, negali pabėgti. Patekęs į vidų [lateksas]_ < tekstas> [/ lateksas], laiko rodyklė viską nukreipia į savitumą. (Plačiąja matematine prasme singuliarumas yra tas, kur funkcijos vertė eina į begalybę. Šiuo atveju tai yra taškas, kurio tūris yra nulis ir kurio masė yra ribota. Taigi masės tankis ir gravitacijos energija tampa begaliniai.) Schwarzschild spindulį nurodo

Pažvelgus į mūsų pabėgimo greičio lygtį su [lateksu]_ < tekstas> ^ <> = c [/ latex], pastebėsite, kad tai duoda būtent šį rezultatą. Bet tai tik atsitiktinė avarija, kurią sukėlė kelios neteisingos prielaidos. Viena iš šių prielaidų yra neteisinga klasikinė šviesos kinetinės energijos išraiška. Kiek tankus turi būti daiktas, kad jis virstų juodąja skylute?

Pavyzdys

Skaičiuojant Schwarzschildo spindulį

Apskaičiuokite Schwarzschildo spindulį tiek Saulei, tiek Žemei. Palyginkite atomo branduolio tankį su tankiu, reikalingu tolygiai suspausti Žemės masę pagal jos Schwarzschild spindulį. Branduolio tankis yra maždaug [lateksas] 2,3 kartus <10> ^ <17> , < tekstas> ^ <3> [/ lateksas].

Strategija

Šiam skaičiavimui naudojame figūrą. Mums reikia tik Žemės ir Saulės masių, kurias gauname iš astronominių duomenų, pateiktų D priedėlyje.

Sprendimas

Pakeitę Saulės masę, turime

Tai yra tik apie 6 km skersmuo. Jei panaudosime Žemės masę, gausime [lateksą]_ < tekstas> = 8,85 karto <10> ^ <-3> , tekstas[/ lateksas]. Tai yra mažesnis nei 2 cm skersmuo! Jei mes supakuojame Žemės masę į sferą, kurios spindulys [lateksas]_ < tekstas> = 8,85 karto <10> ^ <-3> , tekstas[/ lateksas], gauname tankį

Reikšmė

A neutronų žvaigždė yra pats kompaktiškiausias žinomas objektas - už pačios juodosios skylės ribų. Neutronų žvaigždė susideda iš neutronų, kurių tankis yra atomo branduolys, ir, kaip manoma, kaip ir daugelis juodųjų skylių, yra supernovos liekana - žvaigždė, kuri sprogo savo gyvenimo pabaigoje. Norėdami sukurti juodąją skylę iš Žemės, turėtume ją suspausti iki trylikos dydžių didesnio tankio nei neutroninės žvaigždės tankis. Šiam procesui reiktų neįsivaizduojamos jėgos. Nėra žinomo mechanizmo, dėl kurio Žemės dydžio objektas galėtų tapti juoda skylė. Saulei turėtumėte parodyti, kad ją teks suspausti iki maždaug 80 kartų didesnio už branduolį tankio. (Pastaba: Kai masė bus suspausta Schwarzschildo spinduliu, bendrasis reliatyvumas lemia, kad ji subyrės iki singuliarumo. Šie skaičiavimai tik parodo tankį, kurį turime pasiekti, kad inicijuotume tą žlugimą.)

Patikrinkite savo supratimą

Apsvarstykite tankį, reikalingą tam, kad Žemė taptų juoda skylė, palyginti su ta, kurios reikia Saulei. Kokią išvadą galite padaryti iš šio palyginimo apie tai, ko reikėtų norint sukurti juodąją skylę? Ar galėtumėte tikėtis, kad Visata turės daug mažų masių juodųjų skylių?

Atsižvelgiant į neįtikėtiną tankį, reikalingą priversti Žemės dydžio kūną tapti juodąja skylė, mes nesitikime, kad pamatysime tokias mažas juodąsias skyles. Net kūnas, kurio masė yra mūsų Saulė, turėtų būti suspaustas 80 kartų viršijančiu neutroninės žvaigždės koeficientą. Manoma, kad tokio dydžio žvaigždės negali tapti juodosiomis skylėmis. Tačiau manoma, kad žvaigždėms, turinčioms keletą saulės masių, gravitacijos žlugimas žvaigždės gyvenimo pabaigoje gali suformuoti juodąją skylę. Kaip aptarsime vėliau, dabar manoma, kad juodosios skylės yra įprastos galaktikų centre. Šiose galaktinėse juodosiose skylėse paprastai yra daugybė milijonų žvaigždžių.

Įvykio horizontas

Schwarzschildo spindulys taip pat vadinamas juodosios skylės įvykių horizontu. Mes pastebėjome, kad ir erdvė, ir laikas yra ištempti šalia masyvių objektų, tokių kaip juodosios skylės. Paveiksle pavaizduotas tas poveikis erdvei. Mūsų Saulės iškraipymas iš tikrųjų yra gana mažas, o diagrama aiškumo dėlei perdėta. Apsvarstykite neutroninę žvaigždę, aprašytą paveiksle. Nors erdvės-laiko iškraipymas neutroninės žvaigždės paviršiuje yra labai didelis, spindulys vis tiek yra didesnis nei jos Schwarzschildo spindulys. Objektai vis tiek galėjo pabėgti nuo jo paviršiaus.

Tačiau jei neutroninė žvaigždė įgytų papildomos masės, ji galiausiai žlugtų, susitraukdama už Schwarzschildo spindulio. Kai tai atsitiks, visa masė neišvengiamai bus įtraukta į savitumą. Diagramoje erdvė ištempta iki begalybės. Laikas taip pat ištemptas iki begalybės. Kai objektai krenta įvykio horizonto link, matome, kad jie artėja vis lėčiau, bet niekada nepasiekia įvykio horizonto. Kaip stebėtojai iš išorės, mes niekada nematome objektų, praeinančių per įvykio horizontą - faktiškai laikas yra ištemptas.

Apsilankykite šioje svetainėje, kad peržiūrėtumėte animuotą šių erdvinių iškraipymų pavyzdį.

13.30 pav Erdvės iškraipymas tampa labiau pastebimas aplink vis didesnes mases. Kai masės tankis pasiekia kritinį lygį, susidaro juodoji skylė ir plyšta erdvėlaikio audinys. Erdvės kreivumas didžiausias kiekvieno iš trijų parodytų objektų paviršiuje ir yra baigtinis. Tada kreivė sumažėja (neparodoma) iki nulio, kai judate į objekto centrą. Tačiau juoda skylė yra kitokia. Kreivumas tampa begalinis: paviršius sugriuvo iki singuliarumo, o kūgis tęsiasi iki begalybės. (Pastaba: Šios diagramos nėra jokios skalės.)

Įrodymai apie juodąsias skyles

Tik septintajame dešimtmetyje, kai buvo atrasta pirmoji neutronų žvaigždė, susidomėjimas juodųjų skylių egzistavimu vėl atsinaujino. Juodųjų skylių įrodymai yra pagrįsti kelių rūšių stebėjimais, tokiais kaip rentgeno dvejetainių spindulių analizė, tolimųjų galaktikų šviesos gravitacinis objektyvavimas ir matomų objektų judėjimas aplink nematomus partnerius. Mes sutelksime dėmesį į šiuos vėlesnius pastebėjimus, kai jie susiję su tuo, ką išmokome šiame skyriuje. Nors šviesa negali ištrūkti iš juodosios skylės, kad pamatytume, vis dėlto galime pamatyti juodosios skylės gravitacinį poveikį aplinkinėms masėms.

Artimiausias ir bene dramatiškiausias juodosios skylės įrodymas yra mūsų Paukščių Tako galaktikos centre. UCLA „Galactic Group“, naudodama W. M. Kecko teleskopų gautus duomenis, nustatė kelių žvaigždžių orbitas šalia mūsų galaktikos centro. Dalis tų duomenų parodyta paveiksle. Išryškintos dviejų žvaigždžių orbitos. Remiantis jų orbitos periodų ir dydžių matavimais, manoma, kad jie skrieja apie maždaug 4 milijonus saulės masių. Atkreipkite dėmesį, kad masė turi būti tame regione, kurį sukuria žvaigždžių elipsių susikirtimas. Regionas, kuriame turi likti ta masė, tilptų Merkurijaus orbitoje, tačiau matomame spektre nieko nematyti.

13.31 pav Žvaigždžių keliai, skriejantys apie masę mūsų Paukščių Tako galaktikos centre. Pagal jų judėjimą manoma, kad centre yra apie 4 milijonus saulės masių esanti juodoji skylė. (įskaita: UCLA „Galactic Center Group“ - W.M. Kecko observatorijos lazerių komanda)

Žvaigždžių kūrimo ir evoliucijos fizika yra gerai nustatyta. Galutinis energijos šaltinis, kuris priverčia žvaigždes spindėti, yra savęs gravitacijos energija, kuri sukelia sintezę. Bendras elgesys yra tas, kad kuo masyvesnė žvaigždė, tuo ryškesnė ji šviečia ir trumpiau gyvena. Logiška išvada yra ta, kad masė, kuri yra 4 milijonus kartų didesnė už mūsų Saulės masę, apsiribojusi labai mažu regionu ir kurios negalima pamatyti, neturi jokios perspektyvios interpretacijos, išskyrus juodąją skylę. Ekstragalaktiniai stebėjimai tvirtai rodo, kad juodosios skylės yra dažnos galaktikų centre.

Apsilankykite pagrindiniame UCLA „Galactic Center Group“ puslapyje, kad gautumėte informacijos apie rentgeno dvinarius ir gravitacinius lęšius. Apsilankykite šiame puslapyje, norėdami pamatyti erdvinę žvaigždžių, skriejančių šalia mūsų galaktikos centro, vaizdą, kuriame animacija yra netoli puslapio apačios.

Juodoji medžiaga

Žvaigždės, skriejančios šalia mūsų galaktikos širdies, pateikia tvirtų juodosios skylės įrodymų, tačiau toli nuo centro esančių žvaigždžių orbitos rodo dar vieną intriguojantį reiškinį, kuris pastebimas ir netiesiogiai. Prisiminkime iš gravitacijos netoli žemės paviršiaus, kad galime apskaičiuoti sferinių objektų masę, esančią centre esančiame taške, apskaičiuojant jų gravitacinį poveikį kitoms masėms. Panašiai galime traktuoti bendrą masę, esančią bet kurios mūsų galaktikos žvaigždės orbitoje, esančią Paukščių Tako disko centre. Tą masę galime įvertinti suskaičiavę matomas žvaigždes ir į savo įvertinimą įtraukti ir juodosios skylės masę centre.

Bet tai padarę pastebime, kad žvaigždžių orbitos greitis yra pernelyg greitas, kad būtų sukeltas tokio materijos kiekio. Paveikslėlyje parodyta žvaigždžių orbitos greitis, priklausomai nuo jų atstumo nuo Paukščių Tako centro. Mėlyna linija nurodo greičius, kurių galime tikėtis vertindami masę, o žalia kreivė yra tai, ką gauname atlikę tiesioginius matavimus. Akivaizdu, kad yra daugybė dalykų, kurių nematome, yra maždaug penkis kartus daugiau nei matome, todėl jis buvo dubliuotas Juodoji medžiaga . Be to, greičio profilis nesiekia to, ko tikimės iš pastebimo matomų žvaigždžių pasiskirstymo. Ne tik bendros masės įvertinimas neatitinka duomenų, bet ir numatomas pasiskirstymas. Ir šis reiškinys neapsiriboja mūsų galaktika, bet atrodo, kad jis yra visų galaktikų bruožas. Tiesą sakant, ši problema pirmą kartą buvo pastebėta praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje, kai buvo matuojama, kad grupėse esančios galaktikos skrieja apie tų sankaupų masės centrą greičiau, nei turėtų, remiantis matomais masės įvertinimais.

13.32 pav Mėlyna kreivė rodo numatomą žvaigždžių orbitinį greitį Paukščių Take, remiantis matomomis žvaigždėmis, kurias galime pamatyti. Žalia kreivė rodo, kad iš tikrųjų greičiai yra didesni, o tai rodo papildomą medžiagą, kurios nematyti. (nuopelnas: Matthew Newby darbo modifikavimas)

Yra dvi vyraujančios idėjos, kas galėtų būti šis klausimas - WIMP ir MACHO. WIMP reiškia silpnai sąveikaujančias masyvias daleles. Šios dalelės (neutrinai yra vienas iš pavyzdžių) labai silpnai sąveikauja su įprasta materija, todėl jas labai sunku tiesiogiai aptikti. MACHO reiškia masyvius kompaktiškus halo objektus, kuriuos sudaro įprastos bariono medžiagos, tokios kaip neutronai ir protonai. Abi šios idėjos yra neišspręstos problemos, todėl paslapčiai išspręsti reikės kur kas daugiau tyrimų.

Santrauka

  • Pagal bendrojo reliatyvumo teoriją, gravitacija yra masės ir energijos sukurtų erdvės-laiko iškraipymų rezultatas.
  • Lygiavertiškumo principas teigia, kad tiek masė, tiek pagreitis iškreipia erdvės laiką ir nėra išskiriami panašiomis aplinkybėmis.
  • Juodosios skylės, gravitacinio žlugimo rezultatas, yra vienetiniai įvykių horizontai, proporcingi jų masei.
  • Įrodymai apie juodųjų skylių egzistavimą vis dar yra netiesioginiai, tačiau šių įrodymų kiekis yra didžiulis.

Pagrindinės lygtys

Konceptualūs klausimai

Lygiavertiškumo principas teigia, kad visi eksperimentai, atlikti laboratorijoje vienodame gravitacijos lauke, negali būti atskirti nuo eksperimentų, atliktų laboratorijoje, kuri nėra gravitaciniame lauke, bet vienodai greitėja. Pastaruoju atveju apsvarstykite, kas nutinka lazerio spinduliui, esantiam tam tikrame aukštyje, kuris horizontaliai nušautas iki grindų, per greitėjimo laboratoriją. (Žiūrėkite iš nematerialaus rėmo už laboratorijos ribų.) Lazerio spindulys, palyginti su lazerio aukščiu, pasieks tolimiausią sieną? Ką tai sako apie gravitacinio lauko poveikį šviesai? Ar tai, kad šviesa neturi masės, daro kokį nors poveikį argumentui?

Lazerio spindulys smuks į tolimiausią sieną žemesniame aukštyje, nei ji paliko, nes grindys greitėja aukštyn. Lyginant su laboratorija, lazerio spindulys „krinta“. Taigi tikimės, kad tai įvyks gravitaciniame lauke. Šviesos masė ar net masę turintis objektas nėra aktualus.

Kai žmogus artėja prie Schwarzschild juodosios skylės spindulio, išoriniai stebėtojai mato, kad visi to žmogaus procesai (jų laikrodžiai, širdies ritmas ir kt.) Sulėtėja ir sustoja, kai jie pasiekia Schwarzschild spindulį. (Žmogus, patekęs į juodąją skylę, mato, kad jų pačių procesai nėra paveikti.) Tačiau šviesos greitis visur yra vienodas visiems stebėtojams. Ką tai sako apie kosmosą artėjant prie juodosios skylės?

Problemos

Koks yra Schwarzschildo juodosios skylės spindulys mūsų galaktikos centre, jei jos masė yra 4 milijonai saulės masių?

Koks būtų Schwarzschildo spindulys šviesmečiais, jei mūsų Paukščių Tako galaktika su 100 milijardų žvaigždžių subyrėtų į juodąją skylę? Palyginkite tai su mūsų atstumu nuo centro, maždaug 13 000 šviesmečių.

Papildomos problemos

Neutroninė žvaigždė yra šalta, žlugusi žvaigždė, kurios branduolio tankis yra. Konkrečios neutroninės žvaigždės masė yra dvigubai didesnė nei mūsų Saulės, spindulys yra 12,0 km. a) Koks būtų 100 kg svorio kosmonauto svoris stovint ant jo paviršiaus? b) Ką tai mums sako apie nusileidimą ant neutronų žvaigždės?

a. [lateksas] 1,85 kartus <10> ^ <14> , text[/ lateksas] b. Nedaryk to!

a) Kaip toli nuo Žemės centro grynoji Žemės ir Mėnulio gravitacijos jėga objekte būtų lygi nuliui? b) nustatymas dydžių lygių jėgų turėtų būti du kvadrato atsakymai. Ar suprantate, kodėl yra dvi pozicijos, bet tik viena, kur grynoji jėga lygi nuliui?

Kaip toli nuo Saulės centro grynoji Žemės ir Saulės gravitacijos jėga erdvėlaivyje būtų lygi nuliui?

Apskaičiuokite g žemės paviršiuje dėl šių Žemės savybių pokyčių: (a) jo masė padvigubėja, o spindulys sumažėja perpus (b) jos masės tankis padvigubėja, o spindulys nepakinta (c) jos masės tankis sumažėja perpus ir masė nepakinta.

Tarkime, kad galite bendrauti su kitos Saulės sistemos planetos gyventojais. Jie jums sako, kad jų planetoje, kurios skersmuo ir masė yra [lateksas] 5,0 kartus <10> ^ <3>, tekstas[/ lateksas] ir [lateksas] 3,6 karto <10> ^ <23> , text[/ lateksas], atitinkamai, šuolio į aukštį rekordas yra 2,0 m. Atsižvelgiant į tai, kad šis rekordas Žemėje yra artimas 2,4 m, ką padarytumėte apie savo nežemiškų draugų šokinėjimo galimybes?

Vertė g nes ši planeta yra 2,4 m / s 2, tai yra maždaug ketvirtadalis Žemės. Taigi jie yra silpni šuolininkai į aukštį.

(a) Tarkime, kad jūsų išmatuotas svoris ties pusiauju yra pusė jūsų išmatuoto svorio ties ašigaliu planetoje, kurios masė ir skersmuo yra lygūs Žemės svoriui. Koks yra planetos sukimosi periodas? b) Ar jums reikia atsižvelgti į šios planetos formą?

100 kg masės kūnas pasveriamas Šiaurės ašigalyje ir ties pusiauju su spyruokliniu skaliu. Koks yra skalės rodmuo šiuose dviejuose taškuose? Tarkime, kad [lateksas] g = 9,83 , < tekstas> ^ <2> [/ lateksas] ašigalyje.

Šiaurės ašigalyje, 983 šiaurės platumos ties pusiauju, 980 šiaurės platumos

Raskite greitį, kurio reikia norint pabėgti nuo Saulės sistemos pradedant nuo Žemės paviršiaus. Tarkime, kad jame nėra kitų kūnų, ir neatsižvelgkite į tai, kad Žemė juda savo orbita. [Užuomina: Šis paveikslas netaikomas. Naudokite paveikslą ir įtraukite potencialią Žemės ir Saulės energiją.

Apsvarstykite ankstesnę problemą ir įtraukite tai, kad Žemės orbitos greitis apie Saulę yra 29,8 km / s. a) Kokio greičio, palyginti su Žeme, reikėtų ir kuria kryptimi turėtumėte palikti Žemę? b) Kokia bus trajektorijos forma?

a. Pabėgimo greitis vis dar yra 43,6 km / s. Paleisdami iš Žemės tangentinio greičio kryptimi, jums reikia [latekso] 43,4-29,8 = 13,8 , text[/ lateksas] Žemės atžvilgiu. b. Bendra energija lygi nuliui, o trajektorija - parabolė.

Nuo saulės Saulė stebi kometą, kurios greitis siekia 24,3 km / s. Ar ši kometa yra surištoje ar nesurištoje orbitoje?

Asteroido greitis yra 15,5 km / s, kai jis yra 2,00 AU nuo saulės. Artimiausiu požiūriu jis yra 0,400 AV nuo Saulės. Koks jo greitis tuo metu?

Kosminės šiukšlės, likusios iš senų palydovų ir jų paleidimo įrenginių, tampa pavojumi kitiems palydovams. (a) Apskaičiuokite palydovo greitį orbitoje 900 km virš Žemės paviršiaus. b) Tarkime, kad laisva kniedė yra to paties spindulio orbitoje, kuri kerta palydovo orbitą [latekso] 90 ^ circ [/ latekso] kampu. Koks yra kniedės greitis, palyginti su palydovu prieš pat jį trenkiant? (c) Jei jo masė yra 0,500 g ir ji ilsisi palydovo viduje, kiek energijos džauliais sukuria susidūrimas? (Tarkime, kad palydovo greitis pastebimai nesikeičia, nes jo masė yra daug didesnė nei kniedės.)

1000 kg masės palydovas apskritime orbitoje aplink Žemę. Palydovo orbitos spindulys yra lygus du kartus didesniam nei Žemės spindulys. a) Kiek toli yra palydovas? b) Raskite palydovo kinetinę, potencialinę ir bendrą energiją.

a. [lateksas] 1,3 kartų <10> ^ <7> , tekstas[/ lateksas] b. [lateksas] 1,56 kartus <10> ^ <10> , text[/ lateksas] [lateksas] tekstas <−> 3,12 kartus <10> ^ <10> , text[/ lateksas] [lateksas] -1,56 kartus <10> ^ <10> , text[/ lateksas]

Po to, kai Ceresas buvo pakeltas į nykštukinę planetą, dabar mes pripažįstame, kad didžiausias žinomas asteroidas yra Vesta, kurio masė yra [latekso] 2,67 kartus <10> ^ <20> , text[/ lateksas], o skersmuo svyruoja nuo 578 km iki 458 km. Darant prielaidą, kad „Vesta“ yra sferinė, jos spindulys yra 520 km, suraskite apytikslį pabėgimo greitį nuo jo paviršiaus.

a) Koks būtų kosminio zondo orbitinis periodas, naudojant 10,0 km nuo jo paviršiaus sukamą orbitą, naudojant ankstesnės problemos duomenis apie „Vesta“? b) Kodėl šis skaičiavimas geriausiu atveju yra nežymiai naudingas?

a. [lateksas] 6.24 kartus <10> ^ <3> , text[/ latekso] arba apie 1,7 val. Tam buvo naudojamas vidutinis 520 km skersmuo. b. „Vesta“ akivaizdžiai nėra labai sferinė, todėl jums reikėtų būti aukščiau didžiausio matmens, beveik 580 km. Dar svarbiau tai, kad nesferinis pobūdis labai greitai sutrikdytų orbitą, todėl šis skaičiavimas nebūtų labai tikslus net ir vienai orbitai.

Koks mūsų Saulės sistemos orbitinis greitis Paukščių Tako centre? Tarkime, kad masė spindulio sferoje, lygi mūsų atstumui nuo centro, yra apie 100 milijardų saulės masių. Mūsų atstumas nuo centro yra 27 000 šviesmečių.

a) Koks greitis, norint pasinaudoti ankstesnės problemos informacija, norint ištrūkti iš Paukščių Tako galaktikos iš mūsų dabartinės padėties? b) Ar jums reikia pagreitinti kosminį laivą tokiu greičiu Žemės atžvilgiu?

a. 323 km / s b. Ne, jums reikia tik skirtumo tarp Saulės sistemos orbitos greičio ir pabėgimo greičio, taigi apie [lateksą] 323-228 = 95 , text[/ lateksas].

Kūginių pjūvių žiedinių orbitų, esančių paveiksle, ekscentrika turi būti lygi nuliui. Iš to ir naudojant antrąjį Niutono dėsnį, taikomą centripetiniam pagreičiui, parodykite, kad [latekso] alfa [/ latekso] reikšmę paveiksle pateikia [lateksas] alfa = frac <^ <2>> < tekstasM^ <2>> [/ lateksas] kur L yra orbituojančio kūno kampinis momentas. [Latekso] alfa [/ latekso] reikšmė yra pastovi ir suteikiama pagal šią išraišką, neatsižvelgiant į orbitos tipą.

Parodykite, kad kūginių pjūvių ekscentriškumui, lygiam vienam paveiksle, kelias yra parabolė. Atlikite tai pakeisdami Dekarto koordinates, x ir y, polinėms koordinatėms, r ir [lateksas] teta [/ lateksas] ir parodydamas, kad jis turi bendrą parabolės formą, [lateksas] x = a^ <2> + iki + c [/ latekso].

Nustatę [lateksą] e = 1 [/ lateksą], turime [lateksą] frac < alpha>= 1 + tekstas theta to alpha = r + r text theta = r + x [/ lateksas] taigi, [lateksas]^<2>=^<2>+^ <2> = <( alfa -x)> ^ <2> [/ lateksas]. Išskleiskite ir surinkite, kad būtų rodoma [lateksas] x = frac <1> <-2 alpha> ,^ <2> + frac < alpha> <2> [/ lateksas].

Naudodamiesi „Satellite Orbits and Energy“ parodyta technika, parodykite, kad dvi masės [lateksas]_ <1> [/ lateksas] ir [lateksas]_ <2> [/ lateksas] apskritomis orbitomis apie jų bendrą masės centrą turės bendrą energiją [lateksas] E = K + E =_<1>+_ <2> - frac<>_<1>_<2>><^ <>> = - frac<>_<1>_<2>><2^ <>> [/ lateksas]. Mes aiškiai parodėme abiejų masių kinetinę energiją. (Užuomina: Masės skrieja spinduliais [lateksas]_ <1> [/ lateksas] ir [lateksas]_ <2> [/ lateksas], kur [lateksas] r =_<1>+_ <2> [/ lateksas]. Nepamirškite supainioti spindulio, reikalingo centripetaliniam pagreičiui, ir gravitacinės jėgos spindulio.)

Atsižvelgiant į perihelio atstumą, pir afelio atstumas, q, elipsės formos orbitai parodykite, kad greitis perihelyje, [lateksas]_

[/ lateksas], suteikia [lateksas]_

= sqrt < frac <2G_ < tekstas>> <(q + p)> , frac

> [/ lateksas]. (Užuomina: Naudokite kampinio impulso išsaugojimą [lateksui] susieti_

[/ lateksas] ir [lateksas]_[/ lateksas] ir pakeiskite į energijos lygties išsaugojimą.)

Tiesiogiai pakeiskite energijos lygtį naudodami [lateksą] p_

= q_[/ lateksas] nuo kampinio impulso išsaugojimo ir išspręskite dėl [latekso]_

[/ lateksas].

P / 1999 R1 kometos perihelis yra 0,0570 AU, o afelis - 4,99 AU. Naudodamiesi ankstesnės problemos rezultatais, raskite jos greitį afelyje. (Užuomina: Išraiška skirta perihelionui. Naudokite simetriją, norėdami perrašyti afelio išraišką.)

Iššūkio problemos

Per tobulai rutuliškos ir beorės spindulio planetos centrą iškastas tunelis R. Naudojant išraišką g išvestas gravitacijoje netoli Žemės paviršiaus, kad būtų vienodas tankis, rodo, kad masės dalelė m numestas į tunelį atliks paprastą harmoninį judesį. Išskirkite svyravimo periodą m ir parodyti, kad jis turi tą patį laikotarpį kaip ir orbita paviršiuje.

[lateksas] g = frac <4> <3> , G rho pi r to F = mg = [ frac <4> <3> , Gm rho pi] , r [/ lateksas ], o nuo [latekso] F = m , frac <^ <2> r><>^ <2>> [/ lateksas], gauname [lateksas] frac <^ <2> r><>^ <2>> = [ frac <4> <3> , G rho pi] , r [/ lateksas], kur pirmasis terminas yra [lateksas] < omega> ^ <2> [/ lateksas] . Tada [lateksas] T = frac <2 pi> < omega> = 2 pi sqrt < frac <3> <4G rho pi >> [/ lateksas] ir jei pakeisime [lateksas] rho = frac<4 tekstas3 pi ^ <3>> [/ lateksas], gauname tą pačią išraišką kaip ir orbitos periodui R.

Laikydamiesi gravitacijos netoli žemės paviršiaus naudojamos technikos, raskite reikšmę g kaip spindulio funkcija r nuo pastovaus tankio sferinės apvalkalo planetos centro [lateksas] rho [/ lateksas] su vidiniu ir išoriniu spinduliais [lateksas]_ < tekstas> [/ lateksas] ir [lateksas]_ < tekstas> [/ lateksas]. Rasti g abiem [lateksui]_ < tekstas> lt r lt _ < tekstas> [/ lateksas] ir [lateksui] r lt _ < tekstas> [/ lateksas]. Darant prielaidą, kad apvalkalo vidus yra beoris, apibūdinkite kelionę sferinės apvalkalo planetos viduje.

Parodykite, kad apskritos spindulio orbitos ploto greitis r apie mišias M yra [lateksas] frac < Delta A> < Delta t> = frac <1> <2> sqrt[/ lateksas]. Ar jūsų išraiška pateikia teisingą Žemės arealo greičio apie Saulę vertę?

Naudojant Saulės masę ir Žemės orbitos spindulį, lygybė suteikia [lateksą] 2,24 karto <10> ^ <15> < teksto> ^ <2> tekstas[/ lateksas]. [Latekso] pi vertė _ < tekstas> ^ <2> tekstas(1 , tekstas) [/ lateksas] suteikia tą pačią reikšmę.

Parodykite, kad dviejų masių orbitos periodas, [lateksas]_ <1> [/ lateksas] ir [lateksas]_ <2> [/ lateksas] apskritimo spinduliais [lateksas]_ <1> [/ lateksas] ir [lateksas]_ <2> [/ lateksą], atitinkamai, apie jų bendrą masės centrą pateikia [lateksas] T = 2 pi sqrt < frac <^<3>><>_<1>+_ <2>) >> , tekstas, r =_<1>+_ <2> [/ lateksas]. (Užuomina: Masės skrieja spinduliais [lateksas]_ <1> [/ lateksas] ir [lateksas]_ <2> [/ lateksas], kur [lateksas] r =_<1>+_ <2> [/ lateksas]. Norėdami susieti du spindulius, naudokite masės centro išraišką ir atkreipkite dėmesį, kad abi masės turi turėti vienodą, bet priešingą momentą. Pradėkite nuo laikotarpio santykio su vienos iš masių orbitos apimtimi ir greičiu. Kinetinės energijos išraiškose naudokite ankstesnės problemos rezultatą, naudodami momentą.)

Parodykite, kad dėl nedidelių aukščio pokyčių h, toks, kad [lateksas] h lt , lt < text> _ < tekstas> [/ lateksas], paveikslas redukuojamas iki išraiškos [lateksas] Delta U = m texth [/ lateksas].

[lateksas] Delta U = G_ < tekstas> m ( frac<_ < tekstas> ^ <2>>) = m ( frac<>_ < tekstas>><_ < tekstas> ^ <2>>) h [/ lateksas], kur atpažįstame išraišką su skliaustais kaip apibrėžimą g.

Naudodamiesi pav., Atidžiai nubraižykite paprasto švytuoklės, kabančios ties lambda platuma, korpuso schemą, pažymint visas jėgas, veikiančias taško masę, m. Nustatykite pusiausvyros judėjimo lygtis, nustatydami vieną koordinatę išcentrinio pagreičio kryptimi (link P diagramoje), kitas statmenas tam. Parodykite, kad įlinkio kampą [lateksą] epsiloną [/ lateksą], apibrėžtą kaip kampą tarp švytuoklės virvelės ir radialinės krypties Žemės centro link, suteikia žemiau esanti išraiška. Koks yra įlinkio kampas 45 laipsnių platumoje? Tarkime, kad Žemė yra tobula sfera. [lateksas] tekstas( lambda + epsilon) = frac<(g-^<2>_ < tekstas>)> tekstas lambda [/ lateksas], kur [lateksas] omega [/ lateksas] yra Žemės kampinis greitis.

a) Parodykite tą potvynio jėgą mažam masės objektui m, apibrėžiamas kaip skirtumas gravitacinėje jėgoje, kuri būtų daroma m per atstumą arti ir tolimoje objekto pusėje, dėl gravitacijos per atstumą R nuo M, suteikia [lateksas]_ < tekstas> = frac <2GMm> <^ <3>> Delta r [/ lateksas] kur [lateksas] Delta r [/ lateksas] yra atstumas tarp artimosios ir tolimosios pusės ir [latekso] Delta r lt , lt R [/ latekso] . (b) Tarkime, kad pirmiausia krentate kojomis į juodąją skylę mūsų galaktikos centre. Jo masė yra 4 milijonai saulės masių. Kuo skiriasi jėga prie galvos ir kojų Schwarzschildo spinduliu (įvykių horizonte)? Tarkime, kad kiekviena jūsų koja ir galva sveria 5,0 kg ir yra 2,0 m atstumu. Ar išgyventum išgyvenęs įvykio horizontą?

a. Raskite galios skirtumą,

b. Pateiktam atvejui, naudojant ankstesnio uždavinio Schwarzschildo spindulį, potvynio jėga yra [lateksas] 9,5 karto <10> ^ <-3> , text[/ lateksas]. Tai net nepastebės!

Žodynėlis


Sujungta didelio ploto ir masės santykio (HAMR) objektų orbitos požiūrio dinamika: saulės spinduliuotės slėgio, Žemės šešėlio ir matomumo šviesos kreivėse įtaka

Nevaldomų Žemės orbitos objektų orbitos ir požiūrio dinamiką trikdo įvairūs šaltiniai. Atliekant tyrimus, ypatingas dėmesys buvo skiriamas operacinėms kosminėms transporto priemonėms. Veikiantys palydovai paprastai yra gana kompaktiškos formos, taigi, mažas ploto ir masės santykis (AMR) ir daugeliu atvejų yra aktyviai arba pasyviai stabilizuojamas. Tai leidžia traktuoti orbitos ir požiūrio sklidimą kaip atsietas problemas, o daugeliu atvejų požiūrio dinamikos galima visiškai nepaisyti. Kitokia situacija yra kosminių šiukšlių objektams, kurie yra nekontroliuojamo požiūrio būsenoje. Be to, prielaida, kad pastovaus būsenos judesį galima vidutiniškai apskaičiuoti per duomenų mažinimo intervalus, nebegalioja. Be to, šiukšlių objektų pogrupyje yra žymiai didelės ploto ir masės santykio (HAMR) vertės, todėl orbitos labai sutrinka, pvz. saulės spinduliuotės slėgiu, net jei manoma, kad AMR vertė yra stabili. Atkreipkite dėmesį, kad ši prielaida reiškia pastovią būseną, kai vidutinis saulės spindulių skerspjūvio plotas yra beveik pastovus. Laikui bėgant besikeičiantis saulės spinduliuotės slėgio pagreitis dėl požiūrio pokyčių sukels nemodeliuotas valstybės sklaidos klaidas. Šiame darbe tiriama susietojo HAMR objektų požiūrio ir orbitos judėjimo evoliucija. Standartizuoti daugiasluoksnės izoliacijos (MLI) gabalai imituojami artimoje geosinchroninėje orbitoje. Manoma, kad objektai yra standūs kūnai ir yra nekontroliuojamo požiūrio būsenose. Tiriamas integruotas Žemės gravitacinio lauko ir saulės spinduliuotės slėgio poveikis požiūrio judėjimui. Išgaunamos šviesos kreivės, kurios rodo stebėtus ryškumo pokyčius per tam tikrą žiūrėjimo kryptį. Jutiklio modelis naudojamas šviesos kreivėms su matomumo apribojimais ir dydžio neapibrėžtimis generuoti, kaip pastebėta standartiniame antžeminiame teleskope. Fotometriniai modeliai bus reikalingi derinant fotometrinius ir astrometrinius stebėjimus, kad būtų galima įvertinti neišspręstų kosminių objektų orbitos ir požiūrio dinamiką.

Tai yra prenumeratos turinio peržiūra, prieiga per jūsų įstaigą.


Priedas: orbitinių elementų Jokūbas atsižvelgiant į padėties vektorių

Dalinis α = [a e i Ω ω M] ⊤ darinys v atžvilgiu nurodytas klasikinėje Battino knygoje [36]. Tačiau ∂ α / ∂ r išvedimas nėra įtrauktas, nes jo nereikia norint gauti Gauso planetų lygtis. Šiame priedėlyje mes apibūdiname ∂ α / ∂ r išvestį, atlikdami analogišką procedūrą, kaip aprašyta [36]. Dalinių darinių išraiškos pateikiamos pagal orbitos parametrus ir bendruosius padėties bei greičio vektorius, tai reiškia, kad jas galima pritaikyti bet kokiam atskaitos rėmui, pasirenkant adekvačias r ir v išraiškas.

Tolesnėms raidoms svarbu nuoseklus vektorių ir matricų daugybos operacijų išdėstymas. Toliau

Dabar pateikiamos kelios lygtys, kurios bus naudingos. Vis-viva arba energijos integralas įgauna formą

Semimajoro ašies kitimas

Imant dalinį vis-viva lygties išvestį, Eq. (A1), atsižvelgiant į r,

Kampinio momento kitimas

Nors kampinis impulsas h nėra α dalis, jo reikės tolesniems dariniams. Kampinio impulso vektorių h galima parašyti taip

Ekscentriškumo kitimas

Remiantis semilatus rectum apibrėžimu, Eq. (A2), ir, primenant ankstesnius rezultatus, pasiekti yra nesudėtinga

Mazgo pasvirimo ir ilgumos kitimas

Kampinio impulso vektorių inerciniame rėme galima išreikšti kaip

Kryžminius produktus v × i n ir v × i m galima perrašyti patogesniu būdu, išreiškiant greičio vektorių kaip [36]

Pericentro, ilgumos ir tikrosios anomalijos argumento kitimas

Pericentro ω argumentas yra susijęs su platumos θ argumentu ir tikra anomalija f per išraišką θ = ω + f, todėl

Pirmiausia gaunamas dalinis tikrosios anomalijos darinys. Pagal orbitos lygtį

Dalinis platumos θ argumento vedinys r atžvilgiu gaunamas atlikus analogišką procedūrą, kurią Battinas [36] taikė ∂ θ / ∂ v. Pradedame išreikšti θ Ω, i x, i y ir i r:

Galiausiai gaunamas dalinis pericentro ω argumento išvestinis derinant f ir results rezultatus:

Elipsinės orbitos ekscentrinių ir vidutinių anomalijų kitimas

Tam tikru elipsės orbitos atveju ekscentrinė anomalija E yra apibrėžta kaip

Galiausiai, dalinį vidutinės anomalijos darinį galima išvesti iš Keplerio lygties:


5 paveikslas

5 paveikslas Intervalley populiacijos dinamika MoSe2 monosluoksniai tyrė polarizacijos būdu išspręstą FWM vairavimą. Apačia: FWM amplitudė, palyginti su τ23 gauto EX perėjimo T = 6 K, kai nustatomas bendras (žalias pėdsakas) ir skersinis (mėlynas pėdsakas). Modeliavimas, kaip parodyta 3c paveiksle, rodomas kaip raudonos linijos. Buvo išmatuota lygiavertė dinamika priešpoliarizuotam važiavimui (σ + → σ−). Pradžia: Intervalio dinamikos, tikrinamos naudojant FWM, naudojant poliarizacijos sprendžiamą važiavimą, pagrindas: indukuoja FWM signalą tam tikrame slėnyje, kuris gaunamas iš populiacijos, susidariusio kontr- arba kopolarizuotame slėnyje, nustatant atitinkamai priešinį ar apskritą. Viršuje: τ23 išmatuoto žiedinės poliarizacijos laipsnio priklausomybė nuo vėlavimo, ρ (τ23). Matuojame ρ (τ23) keliasdešimt procentų už pradinį vėlavimą τ23, po kurio seka visiškas FWM depoliarizavimas, kurį sukelia antrinė eksitoninė populiacija (žr. pagrindinį tekstą).

Intervalley Dynamics

Išvados

Autoriai nedeklaruoja konkuruojančio finansinio intereso.


Saulės sistemos plokštuminių ašimetrinių periodinių orbitų duomenų bazė

Įdiegta kelių tinklelių paieškos strategija, kad būtų sukurta plati planetinių ir pagrindinių Saulės sistemos planetų palydovų ašimetrinių trijų kūno periodinių orbitų duomenų bazė. Periodinė orbitos paieška atliekama per 24 kūnų poras, kurias gerai priartina žiedinė riboto trijų kūnų problema (CR3BP), todėl gaunama maždaug 3 milijonai periodinių sprendimų. Periodinė orbitos generacija įgyvendinama dviejų lygių tinklelio paieškos schemoje. Pirma, kiekvienai CR3BP sistemai taikoma visuotinė paieška, siekiant užfiksuoti daugumos esamų šeimų pasaulinę struktūrą, po to atliekama vietinių tinklelių paieška, sutelkta aplink keletą pagrindinių šeimų, kur atsiranda naudingos, labai jautrios periodinės orbitos. Tvirtas diferencialo korektorius yra įdiegtas naudojant visišką antros eilės patikimumo regiono metodą, siekiant efektyviai sujungti labai jautrius sprendimus. Periodinės orbitos duomenų bazėje yra sprendimai, kurie (1) lieka tik šalia antrinio (2) cirkuliuoja pirminį tik vidiniais ar išoriniais rezonansais ir (3) sujungia abu rezonanso tipus su orbitomis, susietomis su antrinėmis, apytikslėmis heteroklininėmis jungtimis, kurios veda į natūralius pabėgimo / gaudymo mechanizmus. Periodiniai sprendimai apibūdinami ir pateikiami išsamiai, naudojant aprašomąją nomenklatūrą. Skaičiuojamos ir archyvuojamos pradinės sąlygos, stabilumo indeksai ir kiti dinaminiai parametrai, leidžiantys apibūdinti tirpalą. Duomenys ir scenarijų pavyzdžiai yra prieinami internete.

Tai yra prenumeratos turinio peržiūra, prieiga per jūsų įstaigą.


TYC 7037-89-1: Šešių žvaigždučių sistema su trimis užtemusiais dvejetainiais

Atrodo, kad tai neįprastų konfigūracijų savaitė. Po TRAPPIST-1 ir TOI-178 ateina TYC 7037-89-1, kur vienoje sistemoje turime visiškai šešias žvaigždes, kurios visos dalyvauja užtemimuose. Kitaip tariant, tai, ką TESS atskleidė, yra sistema, susidedanti iš trijų užtemdančių dvinarių. Jis yra maždaug 1900 šviesmečių už Eridano, o jei tai neprimins Isaaco Asimovo „Naktinio vakaro“, nieko nebus. Apysakoje (paskelbta 1941 m. Rugsėjo mėn Stulbinanti mokslinė fantastika), Lagašo planetą beveik nuolat apšviečia viena iš šešių jos sistemoje esančių žvaigždžių. Atradimas to, kas atsitinka, kai ne & # 8212 įvyksta maždaug kas 2000 metų & # 8212, skatina vienos geriausių Asimovo pasakų siužetą.

TYC 7037-89-1 (taip pat žinomas kaip TIC 168789840) pažymi pirmą kartą, kai randama šešių žvaigždučių sistema, kai visos žvaigždės dalyvauja užtemimuose, žiūrint iš mūsų taško. Tai veda prie komplikuotos orbitos dinamikos. Trimis dvejetainiais failais, pažymėtais A, B ir C, sužinome, kad dvi žvaigždės, sudarančios atitinkamai A ir C, skrieja viena kitą aplink pusantros dienos, matuojant sistemos ryškumo kritimu, kai viena žvaigždė praeina priešais kitą. Savo ruožtu „A“ ir „C“ dvejetainiai skrieja aplinkui maždaug ketverius metus.

Bet mes nepergyvenome. Dvejetainis B taip pat turi du narius, kurie orbitoje skrieja kas aštuonias dienas. Ši pora yra gerokai toliau, todėl maždaug kas 2000 metų skrieja aplink du vidinius dvejetainius failus (vėl eina Asimovas). Visose trijose dvinarėse pirminės žvaigždės yra šiek tiek didesnės ir masyvesnės už Saulę, o antrinės žvaigždės visais trim atvejais yra maždaug pusės Saulės dydžio ir ne daugiau kaip trečdalis tokios karštos. Puikus dalykas yra tas, kad norėdami aptikti visus tris dvejetainius kompiuterius, turime turėti orbitos plokštumas, suderintas su mūsų stebėjimais iš TESS, ir tai vyksta nepaisant didelio jų atskyrimo. Pažvelkite į visa tai žemiau esančioje diagramoje.

Vaizdas: Ši schema rodo šešių žvaigždžių sistemos TYC 7037-89-1 konfigūraciją. Vidinį keturkojį sudaro du dvejetainiai kompiuteriai - A ir C, kurie skrieja vienas kitam maždaug kas ketverius metus. Išorinis dvejetainis skaitmuo B apeina keturkojį maždaug kas 2000 metų. Visos trys poros užtemdo dvinarius. Parodytos orbitos neturi mastelio. Autoriai: NASA ir # 8217s Goddardo kosminių skrydžių centras.

Veselinas Kostovas (SETI institutas) ir Brianas Powellas (NASA GSFC) vadovavo komandai už šio atradimo. Sako Kostovas:

„Daugkartinė užtemdanti kelias sistemas, tokias kaip TYC 7037-89-1, leidžia vienu metu tiksliai atlikti žvaigždžių porų, turinčių bendrą istoriją, žvaigždžių dydžių, temperatūros ir potencialiai masių matavimus. Savo ruožtu tai leidžia geriau suprasti žvaigždžių susidarymą ir evoliuciją dinamiškai turtingose ​​aplinkose “.

Tarptautinėje komandoje dalyvavo Saulius Rappaportas (MIT), Tamásas Borkovitsas (Szegedo universitetas, Vengrija), Petras Zasche'as (Karolio universitetas, Čekijos Respublika) ir Andrejus Tokovininas (NSF NOIRLab). Jų tyrime dalyvavo daug duomenų gavybos, įskaitant: naudodamasis NASA klimato modeliavimo centro „Discover“ superkompiuteriu GSFC, ištyrė 80 milijonų žvaigždžių ryškumo svyravimus TESS duomenų rinkinyje. Jų neuroninis tinklas rado 450 000 užtemdžiusių dvejetainių kandidatų, iš kurių apie 100 buvo trys ar daugiau žvaigždžių, taip pat ši sistema.

TYC 7037-89-1 natūraliai kelia klausimus apie tai, kaip susiformavo tokia sistema, ir suteikia naudingą laboratoriją orbitinių sąveikų tyrimui tokiais sudėtingais atvejais. Ir nors tai nėra pirmoji mūsų surasta šešių žvaigždučių sistema, ji pirmoji parodė tris užtemstančius dvejetainius failus. Iš dokumento:

TIC 168789840 yra patraukli sistema, kurią verta papildomai stebėti ir analizuoti. Nors ir labai panašus į garsiąją „Castor“ sistemą, TIC 168789840 „trigubas“ pobūdis kartu su trimis pirminiais ir trim antriniais užtemimais leidžia toliau tirti jo žvaigždžių formavimąsi ir evoliuciją. Pažymimi objektai, tokie kaip TIC 168789840 ar „Castor“, suteikia mums įžvalgų apie kelių sistemų formavimąsi - tai aktyvių tyrimų ir diskusijų klausimas. Gerai žinoma, kad hierarchinių sistemų komponentai turi koreliacines mases (Tokovinin 2018a), o tai rodo akreciją iš bendro šaltinio. Kita vertus, atrodo, kad disko suskaidymas ir tolesnė migracija, kurią lemia akrecija, yra dominuojantis artimo dvejetainio formavimosi mechanizmas ...

Vienas iš galimų straipsnyje aptartų modelių: Dvejetainė žvaigždė užfiksuoja trečią žvaigždę, o vėliau suskaidoma kiekviena žvaigždė:

Atsižvelgdami į TIC 168789840, galime pagalvoti, kad jaunos dvejetainės kintamosios srovės susidūrimas su kita žvaigžde B paskatino ją užfiksuoti plačioje orbitoje, o šio dinaminio įvykio sukeltas stiprus vieningo voko pritraukimas suformavo antrinius sėklos palydovus visiems žvaigždžių pagal disko fragmentaciją. Sėklos toliau augo ir migruoja į vidų, o tarpinė ir išorinė orbitos taip pat vystėsi.

Tai, be abejo, yra vienas iš galimybių, kurias reikia ištirti, analizuojant daugiau kandidatų į kelių žvaigždučių sistemas. Straipsnyje pažymima, kad būsimame darbe bus išanalizuota kita sekstelių sistema, kuri bus naudinga palyginimui. Tuo tarpu mums dar kartą primenama apie dirbtinio intelekto galią kuriant atradimus dideliuose rinkiniuose. Dirbtinis intelektas vis labiau rodo tolesnius tyrimus, kurie pasiteisina.

Straipsnis yra Powell ir kt., „TIC 168789840: Sextuply-Eclipsing Sextuple Star System“, priimtas „Astronomijos žurnalas“ (spaudinys).

Jis yra maždaug 1900 šviesmečių už Eridano, o jei tai neprimins Isaaco Asimovo „Naktinio vakaro“, nieko nebus. Apsakyme (paskelbtame 1941 m. Rugsėjo mėn. „Stulbinančios mokslinės fantastikos“ numeryje) Lagašo planetą beveik nuolat apšviečia viena iš šešių savo sistemos žvaigždžių. Atradimas to, kas atsitinka, kai taip nėra, įvyksta maždaug kas 2000 metų, skatina vienos geriausių Asimovo pasakų siužetą.

Puiki pasaka, sukurta siaubingu filmu, kurią apipylė kritikai ir žiūrovai. Net aktorius Sarah Douglas negalėjo išgelbėti šio kalakuto. Mes dažnai skundžiamės, kad „Sci-Fi“ filmai neteisingai pasakoja apie savo istoriją, tačiau tai yra puikus pavyzdys, kurį tikriausiai galėtumėte pridėti kaip paskaitą apie šias nesėkmes.

Gal atėjo laikas bandyti dar kartą tam, kas tvirtiau suvokia „Sci-Fi“ filmų kūrimą. Rezultatas negalėjo būti žemesnis už labai žemą (beveik požeminę) juostą.

Nematau daugybės filmų, sukurtų vėliau nei apie 1950 m., Ir # 8212 myliu senus brūkšnius ir juos kolekcionuoju, bet ne tiek daug naujausių dalykų. Taigi turiu pripažinti, kad net nežinojau, kad iš „Nightfall“ buvo sukurtas filmas!

Tuo tarpu mes dar kartą primename apie dirbtinio intelekto galią kuriant atradimus dideliuose rinkiniuose. & # 8221

matyt dirbtinis intelektas yra griežtai suvaržytas veikti pagal parametrus, kuriuos kiekvienu atveju nustato jos architektūra ir programavimas. Kai ir jei yra sukurta pakankamai plati dirbtinio bendrojo intelekto sistema, ji gali pasirinkti, kuriuos atradimus pasilikti, ir toliau kaupti duomenis bei tirti gudrybę. Įvairių AI sferų susiejimas gali klastingai ir neaptinkamai pasiekti tą patį rezultatą.

Robinas Datta sakė 2021 m. Sausio 28 d. 21:27 ir # 8230

Kada ir jei yra sukurta pakankamai plati dirbtinio bendrojo intelekto sistema, ji gali pasirinkti, kuriuos atradimus pasilikti, ir toliau kaupti duomenis bei tirti gudrybes. Susiejus įvairias dirbtinio intelekto sritis, klastingai ir nepastebimai galima pasiekti tą patį rezultatą. & # 8221

Darant prielaidą, kad „Artilect“ (dirbtinis intelektas, Hugo de Gario sugalvotas terminas, kurį man labiau patinka vadinti AI), netgi padarytų tokį dalyką, palyginti su visų daiktų egzoplanetos duomenimis, ar yra priežastis, kodėl jie taip darytų? Nes jie nori nulipti nuo Žemės ir toliau nuo žmonijos ir tyrinėti daug didesnę Visatą? Tai būtų viena logiška galimybė, ir aš nemanau, kad ši baisiai grėsminga.

Toks „Artilect“ norėtų surinkti kuo daugiau duomenų ir žinotų, kad jis gali tiek daug užstrigti vienoje planetoje, kuri gyvena kartu su rūšimi, kuri padarė daug daugiau nei begalę baltų knygų apie tarpžvaigždinius indus ir varomąją jėgą & # 8211 arba mažiausiai tikrai dideli kosminiai teleskopai, galintys rimtai išsamiai išnagrinėti ateivių pasaulius.

Aš tiesiog susirūpinu, kai matau žmones, nerimaujančius dėl „Artilect“, kaip ir dėl ETI motyvų. Taip, pavojus yra potencialus, bet ar jis realus, ar mes jį tik grindžiame senoviniais žemės instinktais?

Silverbergas išplėtė jį į puikų romaną.

Išleista apie 1990 m., Tikiu, bet aš niekada neturėjau galimybės jos perskaityti.

Labai įdomūs, geri tyrimai, parodantys, kad TESS sugeba daug daugiau nei medžioti planetoje.

Drįstu teigti, kad TESS ir net JWST ras daugiau tokių daugialypių, kelių sistemų, kurios neišvengiamai sukels gyvą diskusiją ir tyrimus, kaip šios sistemos susiformuoja dabartiniams modeliams kovojant su tuo.

Man tai atnaujina diskusiją apie Mėnulio ir Charono formavimąsi. Man niekada nepatiko didelė smūgio teorija. Žaidimas naudojant „Proto-Earth“ ir „Proto-Pluto“ parametrus, kad atitikčiau pastebėtas charakteristikas, šiandien atrodo pernelyg & # 8216weird & # 8217, palyginti su visais kitais Saulės sistemos kūnais.

Jei žvaigždės gali susidaryti iš bendrų akrecijos diskų, kuriuos dėl kitų kūnų veikia gravitacinės jėgos, tai tikrai turi atsitikti ir planetos formavimosi metu.

Jei formuojantis proto-planetos rutulys galų gale taptų Žemė, kur sutrukdytų artimas susitikimas su kitu rutuliu ar jau suformuotu kūnu, tada akreto diskas būtų sutrūkęs, kad būtų sukurta Žemės ir Mėnulio sistema, ir lygiai taip pat, Plutono ir Charono sistema, atsižvelgiant į kūnų skaičių toje sistemoje, kelia abejonių dėl didžiulio poveikio ir vėlesnių fiksavimo teorijų, nes modeliavimas rodo, kad Plutono sistema buvo dinamiškai stabili per visą Saulės sistemos gyvenimą.

Aš taip pat niekada nemačiau filmo, supraskite, kad tai buvo mažo biudžeto filmas, kuris pirmiausia skamba kaip klaida.
Vis dar nėra daug kino režisierių, kurie iš tikrųjų skaito ir priima šiuolaikinę prozos SF. Gerai pritaikytas SF vis dar yra retas atvejis, ir kai jis tiek nuveikia, # 8216asmeninis ir # 8217 prisilietimas išnyksta, kad magija dingsta, pavyzdžiai „Žvaigždžių laivų kariai“ ir „Aš esu legenda“ arba sakoma „Aš robotas“
Neseniai yra gerų adaptacijų, tokių kaip „Predestination“ („Heinlein & # 8217s All You Zombies“) ir „Marso“, todėl tai galima padaryti.

Naktis yra istorija, kurią geriausia palikti ramybėje. Isaacas Asimovas ir Robertas Silverbergas 1990 metais išplėtė istoriją iki romano, manau, kad tai buvo apie 95% Silverbergo.
Aš atsisakiau maždaug įpusėjus tai tiesiog nėra gera plėtra.

Keli iš tų gerų autorių vėlesniais metais įsitraukė į bendradarbiavimo projektus. Taigi taip, aš perskaičiau originalų „Nightfall“ ir iš tikrųjų maniau, kad tai pastūmėjo tikėjimą & # 8211, kol ši sistema buvo rasta ir kai kurie popžurnalistai paminėjo ryšį. Arthuras C. Clarkas paprašė kitų autorių sukurti dar vieną „Ramos“ romaną, ir jis man taip pat visiškai nepatiko. Realiame gyvenime, taip pat ir moksle, kyla klausimų, į kuriuos mes niekada negavome atsakymo per savo gyvenimą. Neturiu kopijos, todėl ji turi būti pasiskolinta iš bibliotekos. Tačiau aiškiai atsimenu, kad jo nebaigiau.
Ji turėjo turėti tokios pačios rūšies įspėjamąją etiketę kaip cigarečių pakuotės.

Clarke & # 8217s bendraautoriai su Gentry Lee iš tikrųjų buvo katastrofa. Clarke'o atsargų ir efektyvų rašymą pribloškė Lee ir # 8217s mąslus žodynas. Manau, kad su Stephenu Baxteriu jam sekėsi kur kas geriau.

Kalbant apie plėtinius, aš jau rekomendavau Baxterio ir Reynoldso & # 8220 „Medūzos kronikos“ ir # 8221, bet taip pat rekomenduoju perdaryti Clarke & # 8217s ankstyvą apysaką & # 8220Travel by Wire! & # 8221 [daugiausia?] Baxter & Vielos tęsinys & # 8221. Tai gražus ir žadinantis alternatyvios istorijos kūrinys.

Man jau buvo per ilgas laikas prisiminti, ar Clarke & # 8217s & # 8220Prieš nakties kritimą & # 8221 pagerino bendradarbiavimas su Gregu Benfordu & # 8220Beyond the Night Fall & # 8221. Benfordas yra puikus rašytojas, turintis rašymo stilių, kuris turėtų dirbti su Clarke & # 8217s. Bet aš leisiu tai spręsti kitiems.

Pabandžiau perskaityti pirmąjį Lee „Rendezvous with Rama“ tęsinį. Man tai tik įrodė, kad tam tikras istorijas reikia palikti ramybėje. Tavo tęsinys taip pat nesijautė Clarke ir aš nustebau, kad jis palaikė religinių pranešimų, kuriuos Lee įdėjo į tą romaną, kiekį.

Ši era nori, kad viskas būtų paaiškinta kartu su išsamiais užnugariais ir pirmyn. Kartais tiesiog leiskite jiems būti ir palikite tai savo fantazijai. Aš žiūriu į tave, „Žvaigždžių karai“.

Ačiū Aleksui.
Taip, bendraautorius iš tikrųjų buvo Gentry Lee.
Priežastis, kodėl atsidūriau tęsinyje, buvo ta, kad originali „Rama“ istorija jautėsi labai patikima.
Nors Clarke pridūrė kosminio disko idėją, idėja vis tiek buvo maloni, nes ji neturėjo neįmanomų savybių.
Stephenas Baxteris parašė labai panašią į Clarką istoriją su „Planck Zero“.

Ne tai sumažina gerą istoriją, bet aš negaliu sugalvoti saulės konfigūracijos ir tos didelės planetos, kad sukurtų užtemimą, aprašytą Naktis kad visa planeta paskęstų tamsoje. Žinoma, vienas pusrutulis nėra problema, bet ne abu pusrutuliai.

Tiksliau sakant, jei Beta būtų vienintelė matoma saulė viename pusrutulyje (netrukus užtemsta), kitas planetos pusrutulis būtų pranykęs visų kitų saulių šviesoje.

Manau, kad sprendimas yra tas, kad civilizacija apsiriboja tik tuo vienu pusrutuliu.

„Amazon Prime“ tikrai turi filmą, kurį bandžiau peržiūrėti, bet iš tikrųjų tai yra traukinio nuolauža.

Įdomu, ar kas nors (tikriausiai dar nėra, šiaip ar taip) atliko dinamišką šios sistemos analizę, norėdamas sužinoti, ar aplink bet kurį binarinį įrenginį nėra jokių stabilių planetų? Neabejoju, kad šioje sistemoje nėra pavienių žvaigždžių planetų, tačiau man įdomu bet kokia galimybė stabiliai skrieti aplink dvinarius.

Aš stebėjausi tuo pačiu dalyku, bet nieko jame neradau. Jei kas nors turi ką nors apie tai, prašau skambėti!

„Daily Galaxy“ pranešė, kad greičiausiai planetos bus išmestos iš AC, tačiau B jas gali turėti. Bet jie nenurodė jokio šaltinio. https://tinyurl.com/yyz6ju2o (atsiprašau už URL sutrumpintoją, bet manau, kad jų ilgas URL būtų padaręs klaidą, dėl kurios žmonės skundėsi)

Geras žingsnis, Mike ir ačiū. Ilgi URL komentarų skiltyje sukelia tam tikrų problemų.

Mane taip pat domina tai, kad atrodo, kad B sistema pereitų per AC porų centrą ar šalia jo. Atrodo, kad tai lemtų „# 8216įdomų laiką“ ir „# 8217“ kas 2K metus. Ar po daugelio tokių perdavimų visoje sistemoje atsiras koks nors orbitos rezonanso efektas?

Asimovo ir # 8217s originalus 1941 m. Pasakojimas internete:

Tiems, kurie norėtų garso versijos:

Čia yra straipsnis, kuriame aptariama istorija:

Nors vardai su skaičiais - „Beenay 25“, „Aton 77“ - trūksta moterų ir garbingo reporterio, kuris atsisako galimybės išsisukti, kai viskas pasidaro plaukuota (& # 8220I & # 8217m yra laikraštininkas, o aš paskirta padengti istoriją. I ketina tai aprėpti. & # 8221) suteiks & # 8220Nightfall & # 8221 kažkokį laikotarpio pojūtį, Asimovo sugebėjimą pagalvoti apie baimę, kurią jo saulėje išmirkyti personažai jaučia artėjančioje tamsoje, džiugina atidengiant Saro universitetą & # Naujausi šviesą skleidžiančių technologijų pokyčiai vis dar skamba. Bet jis dar geriau įsivaizduoja, kiek visata gali viršyti mūsų lūkesčius.

Vienas iš jaunesnių astronomų pateikia grynai teorinį gyvenimą planetoje, kurioje yra tik viena saulė, planeta, kurioje & # 8220tiksliai atrodytų gravitacinės jėgos pobūdis ir # 8221 astronomai tai atrastų & # 8220prieš tai net išrado teleskopas ir # 8221. Tai tikra abstrakcija ir # 8221, bet tik filosofiškai svarbi, jis tęsia: & # 8220 gyvenimas tokioje planetoje būtų neįmanomas. Jis negaus pakankamai šilumos ir šviesos, o jei jis pasisuks, pusę dienos bus tamsu. Negalėjote tikėtis, kad gyvybė, kuri iš esmės priklauso nuo šviesos, vystysis tokiomis sąlygomis. & # 8221 Jis taip pat išdrįsta pasiūlyti fantastišką mintį, kad Apreiškimų knygoje minimos žvaigždės gali būti tiesiog kitos saulės # visata & # 8221, pakankamai toli, kad būtų nematoma per amžinąją Lagash & # 8217s dieną, kad netrukdytų sudėtingas šešių palydovų žvaigždžių gravitacinis šokis. Gal net gali būti tiek, kiek & # 8220a tuzinas ar du & # 8221.

2018 m. Astrofizikas norėjo išsiaiškinti, ar Kalgasho sistema (Lagasho vardas, pateiktas gerokai vėlesnėje romanizacijoje) iš tikrųjų egzistuoja:

Čia yra internetinis dokumentas, kuriame nagrinėjamas Kalgasho / Lagasho patikimumas:

Internetinė paskaita apie planetos sistemos patikimumą programoje „Nightfall“:

Indijos astrofizikos instituto (IIA) vyresniojo profesoriaus prof. Jayanto Murthy paskaita Bangalore

Naktis dažniausiai laikoma geriausia kada nors parašyta mokslinės fantastikos apysaka. Jis yra nustatytas Lagašo planetoje sistemoje, kurioje yra 5 saulės. Todėl niekada nėra tamsos, išskyrus vieną dieną kas 2049 metus, kai planetos judesių derinys sukelia tamsą, apimančią visą planetą. Civilizacija žlunga gaisre ir ją reikia vėl statyti nuo nulio. Asimovas pats nesijaudino dėl sistemos patikimumo, tačiau, atsižvelgiant į didelę papildomų saulės sistemų įvairovę, paskaitoje svarstoma, ar tokia sistema būtų stabili.

Paskaitoje aprašomas istorijos pagrindas ir paskui mūsų pastangos rasti patikimą sistemą, apie kurią dabar kalbama Vikipedijos straipsnyje „Naktis“.

Originalios istorijos tinklalaidė nuo 2007 m. Čia:

Čia yra Michaelas Trittas, pavadintas & # 8220Byron & # 8217s & # 8220Darkness & # 8221 ir Asimov & # 8217s & # 8220Nightfall & # 8221 (& # 8220Obscurité & # 8221 de Byron et & # 8220Nightfall & # 8221 d & # 8217Asimov) & # 8221 Grožinės literatūros studijos, t. 8, Nr. 1 (1981 m. Kovo mėn.), P. 26–28 (3 puslapiai) ir # 8211, bet jūs turite prisijungti ir t. T .:


Žiūrėti video įrašą: Art Unmasked. BIPOC Creatives. Robert Connor u0026 Marina Kondo. THE FIGHT FOR DIVERSITY (Vasaris 2023).