Sterrekunde

Word alle satelliete vermoedelik die gevolg van botsings met die planete?

Word alle satelliete vermoedelik die gevolg van botsings met die planete?


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.

Die belangrikste hipotese vir die vorming van die maan was dat 'n ander voorwerp met die aarde gebots het en 'n groot hoeveelheid materie wat in die maan gevorm het, afgegooi het.

Is hierdie gedagte die geval met alle satelliete? bv. Phobos, Deimos, Charon, Titan, Europa, ens.? Indien nie, waarom het ons dan so 'n dramatiese 'oorsprongsverhaal' vir die maan nodig, maar nie die ander nie? Waarom neem ons nie net aan dat die maan op dieselfde manier as alle satelliete gevorm is nie?


Daar is drie hoofformasiescenario's vir planetêre mane.

Die reuse impak hipotese: Die satelliet vorm as gevolg van 'n impak tussen die planeet en 'n groot planeet. Die maan is 'n voorbeeld, en een van die argumente is dat die chemiese samestelling van die maan met die Aarde ooreenstem met 'n beduidende akkuraatheid wat daarop dui dat dit gedeeltelik ons ​​planeet en deels die oorspronklike impak (Theia) is. Ons weet ook dat die Maan verder van die Aarde af gekom het, omdat ons bewyse het dat dit potensiële energie in die baan gekry het deur dit op te neem uit die rotasie-energie van die Aarde. Ons weet dit omdat dae 'n paar miljoen jaar gelede nie 24 uur lank was nie, en dat ons die veranderinge in die rotasieperiode van die aarde kan dophou deur ringe in gefossileerde koraal te gebruik (dit het rye soos die boomringe, maar een wat daagliks ontstaan. ). Ons kan dan sien dat die maan 'n paar miljard jaar gelede baie naby aan die aarde was (ons het meer bewyse hiervan uit die feit dat getye in daardie tyd groot was en dat dit geologiese bewyse van daaglikse oorstromings oor die onlangs gevormde planeet gelei het). As u aanhou teruggaan in die tyd, sien u dat die maan basies van die aarde af kom. Daar is nog baie meer bewyse van hierdie scenario vir ons maan.

Die aanwas-scenario: Die satelliet het saamgeval uit 'n skyf materiaal rondom die pasgebore planeet (net soos die planeet van die protoplanetêre skyf afkomstig is), die sogenaamde rondplanetêre skyf. As voorbeeld het ons die vier galile-mane rondom Jupiter (Io, Europa, Ganymedes en Callisto). Aangesien die skyf relatief plat was, het die mane in dieselfde wentelvlak gevorm, en hulle beweeg ook in dieselfde rigting as wat die planeet draai (wat sinvol is omdat beide gegenereer word uit dieselfde materiaal wat met 'n sekere hoekmoment draai). Dit is die algemeenste scenario vir groot mane. Ons maan kon nie so vorm nie, omdat die verwagte grootte van die skyf op geen enkele manier so massief was soos wat ons maan vandag is nie (die aarde is 'n klein planeet en het 'n groot maan in relatiewe terme).

Vangscenario: Die satelliet het elders in die Sonnestelsel gevorm as 'n onafhanklike minderjarige liggaam. Met verloop van tyd sou 'n dinamiese interaksie die voorwerp naby 'n planeet kon lei en het albei swaartekrag gebind. 'N Voorbeeld hiervan is Triton, die grootste maan van Neptunus. Die retrograde baan is onverklaarbaar in terme van die aanwas-scenario en die energie wat nodig is vir 'n reus-impak-scenario om op Neptunus te werk, is te groot. Triton is gevang (ons dink dit het gevorm as 'n ander planeet in die Kuiper-gordel omdat dit baie chemiese kenmerke van Pluto en ander voorwerpe van die streek het). Daar is nie soveel mane op Neptunus nie, waarskynlik omdat hulle verdwyn het (op die planeet neergestort het of uitgestoot is) net toe Triton na die stelsel kom en hul bane dinamies gedestabiliseer het. Nog 'n duidelike voorbeeld is die klein onreëlmatige satelliete van Jupiter. Hierdie scenario is baie moeilik om vir die Aarde voor te stel, aangesien die vaslegging van 'n massiewe maan soos ons s'n en die wentelbaan sirkelvormig sou wees 'n prestasie in terme van hoe presies getonnes die baaninvoegingsparameters moes wees. Die reuse-impak scenario lei tot die huidige situasie in simulasies vir 'n groter reeks impakparameters, dus is dit statisties meer waarskynlik.

Daar is 'n paar minder gereelde en bespiegelende scenario's:

Eyecta-fragmente van ander mane: Sommige satelliete kan hul oorsprong by ander satelliete hê. 'N Groot impak kan materiaal in 'n baan uitstoot. 'N Voorbeeld kan wees Hippocamp ('n Neptuniese maan) wat nou beskou word as 'n fragment wat van Proteus ('n groter maan) verwyder is.

Lagrangian / Trojaanse mane: Dit is soortgelyk aan die scenario op die planeetskyf, maar hier word die aanwas in die skyf van die planeet verder gestimuleer in sekere streke as gevolg van 'n maan wat 'n bietjie vroeër gevorm het. 'N Orbitale liggaam kan vyf ewewigspunte (Lagrange-punte) genereer deur die gravitasie-landskap te beeldhou. Twee van daardie ewewigspunte (L4 en L5) is stabiele ewewigspunte; dus is dit soos swaartekragvalle waar materie kan ophoop totdat 'n nuwe maan gevorm word. As 'n moontlike voorbeeld het ons Telesto en Calypso in die Saturniese stelsel. Hulle lê albei op die L4- en L5-lagrange-punte van Tethys ('n veel groter maan met groot swaartekraginvloed). Hulle het moontlik as gereelde voorwerpe gevorm en dan op die ewewigspunte vasgevang, of hulle sou moontlik daar gevorm het soos materie saamgeval het op die swaartekragvalle.

Gespray deur krievolkanisme van 'n ander maan af: Dit klink belaglik, want dit is 'n hipotetiese scenario, ek dink net dat dit êrens in die heelal kan gebeur. Kyk na Enceladus ('n groot aktiewe maan van Saturnus). Enceladus het waterpluime en strale wat materiaal vanuit sy binneste die ruimte in skiet in die ysige kors (omdat getystremming die binnekant van die hitte soos 'n drukkoker en die druk sodoende bevry word) skiet. Die hele E-ring op Saturnus is geskep deur wentelende ys- en stofkorrels wat deur Enceladus gespuit is. Ons weet dat die E-ring 'n massa van byna het $ 12 cdot10 ^ 8 ; kg $ en ons weet dat dit so ver van Saturnus is dat dit die samesmelting van hierdie saak moontlik sal maak (getykragte sal dit nie ontwrig nie: sien Roche limiet). Dit is dus moontlik dat die materiaal van die ring 'n maan kan maak met die digtheid van Aegaeon ('n ander saturniese maan) en met 'n deursnee van net $ 162 ; m $ ('n derde van die grootte van Aegaeon). Enceladus verbied dit as gevolg van die swaartekrag-invloed wat dit op die E-ring uitoefen, en dit verbied dit ook om te groei (die ring sou massiewer wees as die materiaal nie voortdurend deur Enceladus herabsorbeer word nie). Maar as Enceladus binne 'n betreklik kort tydskaal na 'n ander baan wentel, dink ek ten minste dat dit moontlik is. Die nuwemaan uit die ringmateriaal kan dan met Enceladus bots, aangesien albei waarskynlik chaoties sal verkeer. Die materiaal wat een keer uit die binnekant gespuit is, sou na die huis teruggekeer het.

Scenario vir sentrifugale opbreek: Dit is ook hipoteties, maar ons dink dit gebeur baie by asteroïdes. Liggewigmane kan net soveel komete en asteroïede wees as 'n roebelstapel. Los materiaal met min kohesie. As die maan al hoe vinniger begin draai (as gevolg van een of ander meganisme soos die Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack-effek), kan dit uiteindelik in twee stukke breek as gevolg van die uiterste sentrifugale kragte (beskryf soos gesien uit die ko-rotasie) verwysingsraamwerk van die oorspronklike maan). Daar word geglo dat asteroïdes soos $ 1999 ; KW_4 $ verdeel in twee as gevolg van hierdie effek. Ek sien geen rede waarom 'n maan nie dieselfde kan doen nie en 'n nuwe onafhanklike maan vorm.

Maan gemaak van stukke ander ontwrigte mane: So mal soos dit lyk, is dit een van die vormingshipotese rakende die vorming van Miranda (een van Uranus-satelliete). Miranda se oppervlak is so ingewikkeld en gevarieerd dat sommige bespiegel dat dit gevorm het as verskeie stukke wat om Uranus wentel, saggies saamkom. Hierdie stukke was moontlik stukke van ander mane of dalk stukke van 'n vroeëre weergawe van Miranda self, gefragmenteerd na 'n ontwrigtende gebeurtenis. Die geologie op elke stuk sou onafhanklik ontwikkel het totdat hulle weer bymekaargekom het. Maar dit is ook nogal bespiegelend.


Reuse-impak veroorsaak deur interplanetêre botsings

Een raam van die middel van 'n hidrodinamiese simulasie van 'n vinnige botsing tussen twee 10 aardmassaplanete. Die temperatuurbereik van die materiaal word voorgestel deur vier kleure grys, oranje, geel en rooi, waar grys die koelste en rooi die warmste is. Sulke botsings werp 'n groot hoeveelheid silikaatmantelmateriaal uit en laat 'n oorblywende planeet met 'n hoë ysterinhoud oor, soortgelyk aan die waargenome eienskappe van Kepler-107c. Krediet: Zoe Leinhardt en Thomas Denman, Universiteit van Bristol

Sterrekundiges het vars bewyse gevind vir beduidende planetêre diversiteit binne 'n enkele eksoplaneetstelsel, wat daarop dui dat reuse-snelbotsings deels verantwoordelik is vir die evolusie van die planeet.

'N Internasionale span wetenskaplikes onder leiding van die Nasionale Instituut vir Astrofisika in Italië (INAF) en waarby fisici van die Universiteit van Bristol betrokke was, het drie jaar lank die eksoplanetêre stelsel Kepler-107 via die Telescopio Nazionale Galileo in La Palma waargeneem.

Hulle het meer as honderd spektroskopiese metings van al vier massaplanete onder Neptunus in Kepler-107 versamel - vernoem na die NASA Kepler-ruimteteleskoop wat vyf jaar gelede die eksoplanetêre stelsel ontdek het. Anders as die aarde se verhouding met die son, is die planete in die Kelper-107-stelsel baie nader aan mekaar en hul gasheerster (die ekwivalent van ons son). Al die planete het 'n wentelperiode van dae in teenstelling met jare.

Dit is nie ongewoon dat die planeet wat die naaste aan die gasheerster is, die digste is nie weens verwarming en interaksie met die gasheerster wat atmosfeerverlies kan veroorsaak. Soos berig in Natuursterrekunde, in die geval van Kepler-107, is die tweede planeet, 107c, digter as die eerste, 107b. Soveel so dat 107c in sy kern 'n ystermassa-fraksie bevat wat minstens twee keer so groot is as die van 107b, wat daarop dui dat 107c op 'n stadium 'n hoë-spoed-reuse-botsing met 'n protoplanet van dieselfde massa of meer botsings gehad het. met veelvuldige planete met 'n laer massa. Hierdie botsings sou 'n gedeelte van die rots en silikaatmantel van Kepler-107c afgeruk het, wat daarop dui dat dit nou digter is as wat dit oorspronklik was.

Dr. Zoe Leinhardt van Bristol, berekenings-astrofisikus en mede-outeur van die referaat, van die Universiteit van Bristol se Skool vir Fisika, verduidelik: "Daar word vermoed dat 'n reuse-impak 'n fundamentele rol gespeel het in die vorming van ons huidige sonnestelsel. Die maan is waarskynlik as gevolg van so 'n impak, kan Mercury se hoë digtheid ook wees, en Pluto se groot satelliet Charon is waarskynlik gevang na 'n reuse-impak, maar tot nou toe het ons geen bewyse gevind van reuse-impak wat in planetêre stelsels buite ons eie voorkom nie.

"As ons hipotese korrek is, sal dit die algemene model wat ons het vir die vorming van ons sonnestelsel verbind met 'n planetêre stelsel wat baie anders is as ons eie."

Aldo Bonomo, navorser by INAF en hoofskrywer, het gesê: "Met hierdie ontdekking het ons nog 'n stuk toegevoeg in die begrip van die oorsprong van die buitengewone diversiteit in die samestelling van klein eksoplanete. Ons het reeds bewyse gehad dat die sterk bestraling van die ster bydra tot sodanige diversiteit wat lei tot gedeeltelike of totale erosie van die atmosfeer van die warmste planete, maar stogastiese botsings tussen protoplanete speel ook 'n rol, en kan drastiese variasies in die interne samestelling van 'n eksoplanet veroorsaak, soos ons dink dit gebeur het vir Kepler-107c. "

Mede-outeur Li Zeng, van die Harvard Origins of Life Initiative in die Departement Aard- en Planetêre Wetenskappe en die Harvard-Smithsonian Sentrum vir Astrofisika, het bygevoeg: 'Dit is een van die vele interessante eksoplanetstelsels wat die Kepler-ruimteteleskoop ontdek het en Hierdie ontdekking het vroeër teoretiese werk bevestig wat daarop dui dat reuse-impak tussen planete 'n rol gespeel het tydens die vorming van die planeet. '

Daar word vermoed dat groot impak in ons eie sonnestelsel plaasgevind het. As katastrofiese ontwrigtings gereeld in planetêre stelsels voorkom, voorspel sterrekundiges dat hulle baie ander voorbeelde soos Kepler-107 vind omdat 'n toenemende aantal eksoplanetdigthede bepaal word.


Sterrekundiges vind galaktiese botsings meer algemeen as wat voorheen gedink is

AMES, Iowa - volgens 'n span sterrekundiges in die Iowa State-botsing, het botsings tussen sterrestelsels wat miljarde sterre soos ons son insluit, meer gereeld gebeur as wat voorheen gedink is. Daarbenewens het hierdie galaktiese botsings blykbaar gehelp om die eienskappe van die huidige heelal te vorm, het Russ Lavery, 'n assistent-professor in fisika en sterrekunde en leier van die navorsingspan, gesê.

Lavery en gegradueerde studente Michael Reed en Anthony Remijan (nou aan die Universiteit van Illinois) het ewekansige beelde van die Hubble-ruimteteleskoop ondersoek en op soek na ringstelsels, 'n spesifieke soort sterrestelsel wat die produk is van galaktiese botsings. Botsingsringstelsels ontstaan ​​as 'n klein sterrestelsel byna direk deur die middel van 'n spiraalstelsel beweeg.

Die resultaat is 'n sterrestelsel met 'n kenmerkende ringagtige struktuur van intense stervorming aan sy buitekante. 'N Bekende voorbeeld is die "Cartwheel" -stelsel, wat ongeveer 500 miljoen ligjaar van die aarde af in die konstellasie van Sculptor geleë is. ('N Ligjaar is die afstand wat die lig in 'n jaar aflê, ongeveer 6 triljoen myl).

"Ons het na ongeveer 100 Hubble-beelde gekyk en ons het verwag dat daar miskien een ringstelsel onder hulle sou wees," het Lavery gesê. 'In plaas daarvan het ons 20 ringstelsels geïdentifiseer.'

Lavery het die span se navorsingsresultate vandag (6 Januarie) op die jaarvergadering van die American Astronomical Society in Austin, Texas, (5-9 Januarie 1999) aangebied.

Die ISU-hoofprojek probeer om sterrestelsels in die diepte van die ruimte te identifiseer wat verkry word met die vaste Wide Field / Planetary Camera (WFPC2) op die Hubble-ruimteteleskoop. Hierdie beelde is beskikbaar via die Argiefprogram van die Space Telescope Science Institute. Die Hubble-ruimteteleskoop wentel om die aarde en bied ongekende uitsigte oor astronomiese voorwerpe. Hubble-beelde het hierdie sterrekundiges in staat gestel om ringstelsels tot 'n rooi verskuiwing van 1 te identifiseer, gelykstaande aan 'n afstand van ongeveer 8 miljard ligjare.

Lavery beplan om meer as 500 beelde uit die Hubble te ontleed om 'n meer verteenwoordigende oorsig van die lug te gee. Maar die span vind reeds 'n paar verrassende resultate.

"Die beelde wat ons ondersoek het, was willekeurig, wat daarop dui dat galaktiese botsings regoor die heelal plaasgevind het," het Lavery verduidelik. "Dit tesame met die feit dat ons meer van hierdie tipe sterrestelsels sien hoe verder ons die ruimte in kyk, en dus weer terug in die tyd, dui daarop dat botsingsstelsels 'n belangrike rol gespeel het in die bepaling van die soorte sterrestelsels wat ons vandag rondom ons waarneem."

Die resultate van die Iowa State-span ondersteun die vroeëre werk van Alar Toomre van die Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, en Francois Schweizer van die Carnegie-instelling van Washington, DC. Albei het die belangrikheid van samesmeltings van sterrestelsels beklemtoon om groot elliptiese sterrestelsels te vorm. As interaksies tussen sterrestelsels veel meer gereeld was, is dit heel waarskynlik dat die tempo waarteen sterrestelsels saamgesmelt het ook baie meer gereeld was en baie van die groot elliptiese sterrestelsels in die hedendaagse heelal kon voortbring, het Lavery verduidelik.

Die sterrekundiges in die Iowa-staat het tydens hul studies op die kenmerkende ringstelsels gefokus, omdat dit relatief maklik is om hierdie sterrestelsels te identifiseer. Lavery voeg by dat die kragtige Hubble-ruimteteleskoop 'n sleutelrol gespeel het in die verkryging van beelde wat nie op aarde gebaseerde teleskope moontlik is nie.

Die studie van ringstelsels word ook deur ander sterrekundige spanne van die Iowa-staat onderneem. Sterrekykers Phil Appleton en Curt Struck het die Cartwheel-sterrestelsel en ander ringstelsels al 'n paar jaar ondersoek om te soek na leidrade oor hoe sterre gebore word, hoe hulle ontwikkel en hoe hulle sterf. Die Hubble-ruimteteleskoop word vir die NASA bestuur deur die Association of Universities for Research in Astronomy. Iowa State University is 'n lid van AURA.

Redakteurs: Sommige van die beelde wat Russ Lavery van botsingsringstelsels verkry het, kan gesien word op http://www.public.iastate.edu/

Verhaalbron:

Materiaal verskaf deur Iowa Staatsuniversiteit. Opmerking: inhoud kan volgens styl en lengte geredigeer word.


Die oorsprong van Uranus se eienaardighede wat deur Japannese sterrekundiges verklaar word

Uranus word uniek tussen die planete in ons sonnestelsel omgeslaan. Uranus se mane en ringe is ook so georiënteer, wat daarop dui dat hulle gevorm het tydens 'n kataklismiese impak wat dit vroeg in sy geskiedenis laat kantel het. Krediet: Lawrence Sromovsky, Universiteit van Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory / NASA

Die ysreus Uranus se ongewone eienskappe verbaas wetenskaplikes al lank. Al die planete in die sonnestelsel draai om die son in dieselfde rigting en in dieselfde vlak, wat volgens sterrekundiges 'n oorblywende vorm is van hoe ons sonnestelsel gevorm het uit 'n draaiende skyf van gas en stof. Die meeste planete draai ook in dieselfde rigting, met hul pole loodreg op die vlak waarin die planete draai. Uniek tussen al die planete is Uranus egter teen ongeveer 98 grade gekantel.

In plaas daarvan om te dink aan die werklikheid van sterre wat in alle rigtings versprei is en op verskillende afstande van die Aarde af, is dit makliker om dit te verstaan ​​deur die hemelse sfeer voor te stel. Om u voor te stel wat die hemelse sfeer is, kyk op na die naghemel en stel u voor dat al die sterre wat u sien, aan die binnekant van 'n sfeer rondom die sonnestelsel geverf is. Sterre blyk dan te styg en te sak soos die aarde relatief tot hierdie 'sfeer' beweeg. Terwyl Uranus draai en om die son wentel, hou hy sy pole gerig op vaste punte in verhouding tot hierdie sfeer, dus lyk dit asof dit vanuit 'n aardwaarnemer se perspektief rondrol. Uranus het ook 'n ringstelsel soos die van Saturnus, en 'n rits van 27 mane wat om sy ewenaar wentel, word ook gekantel relatief tot die vlak van die ekliptika. Die oorsprong van Uranus se ongewone reeks eiendomme is nou verduidelik deur 'n navorsingspan onder leiding van professor Shigeru Ida van die Earth-Life Science Institute (ELSI) aan die Tokyo Institute of Technology. Hul studie dui daarop dat Uranus vroeg in die geskiedenis van ons sonnestelsel deur 'n klein, ysige planeet ongeveer een tot drie keer die massa van die Aarde getref is, wat die jong planeet omvergewerp het en sy idiosinkratiese maan en ringstelsel agtergelaat het as rookgeweer.

Die span het tot hierdie gevolgtrekking gekom terwyl hulle 'n nuwe rekenaarsimulasie van maanvorming rondom ysige planete ontwerp het. Die meeste planete in die sonnestelsel het mane van verskillende groottes, wentelbane, samestellings en ander eienskappe, wat volgens wetenskaplikes kan help om te verduidelik hoe hulle gevorm het. Daar is sterk bewyse dat die Aarde se eie enkele maan gevorm het toe 'n rotsagtige Mars-grootte liggaam die vroeë Aarde amper 4,5 miljard jaar gelede getref het. Hierdie idee verklaar baie oor die aarde en die samestelling van die maan en die manier waarop die maan om die aarde wentel.

Die Uraanse draai-as word 98 grade van sy 'wentelbaan normaal' gekantel. Die normale satellietbane val saam met die draai-as. Krediet: ELSI

Wetenskaplikes verwag dat sulke massiewe botsings in die vroeë sonnestelsel inderdaad meer algemeen was; dit is deel van die verhaal van hoe alle planete gedink word. Maar Uranus het seker impak gehad wat baie anders as die aarde was, bloot omdat Uranus soveel verder van die son af gevorm het. Aangesien die aarde nader aan die son gevorm het, waar die omgewing warmer was, bestaan ​​dit meestal uit wat wetenskaplikes 'nie-vlugtige' elemente noem, wat beteken dat hulle nie gasse vorm by normale aardoppervlakdruk en -temperature nie. . Hierteenoor bestaan ​​die buitenste planete grotendeels uit vlugtige elemente soos water en ammoniak. Al is dit gasse of vloeistowwe onder temperatuur en druk op die aarde, word dit op groot afstande van die son af gevries tot vaste ys.

Volgens professor Ida en sy kollegas se studie sal reuse-impak op ysige planete in die verte heeltemal verskil van dié van rotse planete, soos die impak wat wetenskaplikes glo die aarde se maan gevorm het. Omdat die ys by lae temperature gevorm het, sou die impak van Uranus en sy ysige impak meestal tydens die botsing verdamp het. Dit kan ook waar gewees het vir die rotsagtige materiaal wat betrokke was by die maanvormende impak van die aarde, maar daarenteen het hierdie rotsagtige materiaal 'n baie hoë kondensatietemperatuur, wat beteken dat dit vinnig gestol het, en dus kon die aarde se maan 'n beduidende hoeveelheid van die puin wat deur die botsing veroorsaak word as gevolg van sy eie swaartekrag.

In die geval van Uranus kon 'n groot, ysige impak die planeet kantel, 'n vinnige rotasietydperk gee (Uranus se dag is tans ongeveer 17 uur, selfs vinniger as die aarde), en die oorblywende materiaal van die botsing het langer gasagtig gebly. . Die grootste massa liggaam, wat Uranus sou word, het die meeste oorblyfsels versamel, en Uranus se mane is dus klein. Om presies te wees, is die verhouding van die massa van Uranus tot die massa van die Uranus-mane groter as die verhouding van die aarde se massa tot sy maan met 'n faktor van meer as 100. Die model van Ida en kollegas gee die huidige konfigurasie van Uranus se satelliete mooi weer.

Professor Ida sê: "Hierdie model is die eerste wat die konfigurasie van Uranus se maanstelsel verklaar, en dit kan help om die konfigurasies van ander ysige planete in ons sonnestelsel soos Neptunus te verklaar. Daarbenewens het sterrekundiges nou duisende planete ontdek rondom ander sterre, sogenaamde eksoplanete, en waarnemings dui daarop dat baie van die nuut ontdekte planete, bekend as super-Aarde in eksoplanetêre stelsels, grotendeels uit waterys kan bestaan, en hierdie model kan ook op hierdie planete toegepas word. '


Mysteries of Uranus se eienaardighede wat deur Japannese sterrekundiges verklaar word

Uranus se vreemde rotasie-as en die ongewone eienskappe van sy mane en ringstelsel is waarskynlik te wyte aan 'n ou ysige impak.

Tokio Instituut vir Tegnologie

BEELD: Uranus word uniek tussen die planete in ons sonnestelsel omgeslaan. Uranus se mane en ringe is ook so georiënteer, wat daarop dui dat dit gevorm het tydens 'n kataklismiese impak wat kantel. sien meer

Krediet: Lawrence Sromovsky, Universiteit van Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory / NASA

Die ysreus Uranus se ongewone eienskappe verbaas wetenskaplikes al lank. Al die planete in ons sonnestelsel draai om die son in dieselfde rigting en in dieselfde vlak, wat volgens sterrekundiges 'n oorblywende vorm is van hoe ons sonnestelsel gevorm het uit 'n draaiende skyf van gas en stof. Die meeste planete in ons sonnestelsel draai ook in dieselfde rigting, met hul pole loodreg op die vlak waarin die planete wentel. Uranus s'n is egter uniek tussen al die planete, en is ongeveer 98 grade gekantel.

In plaas daarvan om te dink aan die werklikheid van sterre wat in alle rigtings versprei is en op verskillende afstande van die Aarde af, is dit makliker om dit te verstaan ​​deur die hemelse sfeer voor te stel. Om voor te stel wat die hemelsfeer is, kyk op na die naghemel en stel jou voor dat al die sterre wat jy sien, aan die binnekant van 'n sfeer rondom die sonnestelsel geverf is. Dit lyk dan of sterre opstaan ​​en sak soos die aarde relatief tot hierdie 'sfeer' beweeg. Terwyl Uranus om die son draai, hou dit sy pole gerig op vaste punte in verhouding tot hierdie sfeer, dus lyk dit asof dit vanuit 'n aardwaarnemer se perspektief rondrol. Uranus het ook 'n ringstelsel, soos Saturnus, en 'n rits van 27 mane wat rondom die ewenaar om die planeet wentel, sodat hulle ook omver word. Hoe Uranus se ongewone stel eienskappe ontstaan ​​het, word nou verduidelik deur 'n navorsingspan onder leiding van professor Shigeru Ida van die Earth-Life Science Institute (ELSI) aan die Tokyo Institute of Technology. Hulle studie dui daarop dat Uranus vroeg in die geskiedenis van ons sonnestelsel deur 'n klein ysige planeet getref is - ongeveer 1-3 keer die massa van die aarde - wat die jong planeet laat kantel en sy idiosinkratiese maan en ringstelsel agtergelaat het as 'n 'rookgeweer'.

Die span het tot hierdie gevolgtrekking gekom terwyl hulle besig was om 'n nuwe rekenaarsimulasie van maanvorming rondom ysige planete te konstrueer. Die meeste planete in die sonnestelsel het mane en vertoon 'n menasie van verskillende groottes, wentelbane, samestellings en ander eienskappe, wat volgens wetenskaplikes kan help om te verduidelik hoe dit gevorm het. Daar is sterk bewyse dat die Aarde se eie enkele maan gevorm het toe 'n rotsagtige liggaam van Mars-grootte die vroeë Aarde byna 4,5 miljard jaar gelede getref het. Hierdie idee verklaar baie oor die Aarde en die samestelling van die Maan en die manier waarop die Maan om die Aarde wentel.

Wetenskaplikes verwag dat sulke massiewe botsings in die vroeë sonnestelsel meer algemeen was, en dit is inderdaad deel van die verhaal van hoe alle planete gedink word. Maar Uranus moes gevolge gehad het wat baie van die aarde verskil, bloot omdat Uranus soveel verder van die son af gevorm het. Aangesien die aarde nader aan die son gevorm het waar die omgewing warmer was, is dit meestal gemaak van wat wetenskaplikes 'nie-vlugtige' elemente noem, wat beteken dat dit nie gasse vorm by normale druk op die aarde en die temperatuur nie; dit is van rots. Daarteenoor bestaan ​​die buitenste planete grotendeels uit 'vlugtige' elemente, byvoorbeeld dinge soos water en ammoniak. Alhoewel dit gasse of vloeistowwe onder die aardoppervlak soos temperature en druk kan wees, word die buitenste planete op groot afstande van die son af in 'n vaste ys gevries.

Volgens professor Ida en sy kollegas se studie, sou die reuse-impak op ysige planete in die verte heeltemal verskil van dié van rotsagtige planete, soos die impak wat wetenskaplikes glo die Aarde se maan gevorm het. Omdat die temperatuur waarteen waterys gevorm word laag is, sou die impak van Uranus en die ysige impak daarvan meestal verdamp het tydens die botsing. Dit was miskien ook waar vir die rotsagtige materiaal wat betrokke was by die maanvormende impak van die aarde, maar daarenteen het hierdie rotsagtige materiaal 'n baie hoë kondensatietemperatuur, wat beteken dat dit vinnig gestol het, en dus kon die Aarde se maan 'n beduidende hoeveelheid van die puin versamel geskep deur die botsing as gevolg van sy eie swaartekrag. In die geval van Uranus kon 'n groot ysige impak die planeet kantel en 'n vinnige rotasietydperk gee (Uranus se 'dag' is tans

17 uur, selfs vinniger as die aarde s'n), en die oorblywende materiaal van die botsing het langer gasagtig gebly. Die grootste massa-liggaam, wat Uranus sou word, het toe die meeste oorblyfsels versamel, en Uranus se huidige mane is dus klein. Om presies te wees, is die verhouding van Uranus se massa tot die massa van Uranus se mane groter as die verhouding van die Aarde se massa tot sy maan met 'n faktor van meer as honderd. Die model van Ida en kollegas gee die huidige konfigurasie van Uranus-satelliete mooi weer.

Soos professor Ida uitlê: 'Hierdie model is die eerste wat die konfigurasie van Uranus se maanstelsel verklaar, en dit kan help om die konfigurasies van ander ysige planete in ons sonnestelsel soos Neptunus te verklaar. Hierbenewens het sterrekundiges nou duisende planete rondom ander sterre ontdek, sogenaamde eksoplanete, en waarnemings dui daarop dat baie van die nuut ontdekte planete, bekend as super-Aarde in eksoplanetêre stelsels, grotendeels uit waterys kan bestaan ​​en hierdie model kan ook toegepas word. na hierdie planete. '

Shigeru Ida 1, Shoji Ueta 2, Takanori Sasaki 3, Yuya Ishizawa 3, Uraniese satellietvorming deur evolusie van 'n waterdampskyf wat deur 'n reuse-impak gegenereer word, Natuursterrekunde, DOI: 10.1038 / s41550-020-1049-8

1. Earth-Life Science Institute, Tokio Instituut vir Tegnologie, Tokio, Japan

2. Nagraadse Skool vir Gevorderde Geïntegreerde Studies in Menslike Oorleefbaarheid, Kyoto Universiteit, Kyoto, Japan

3. Departement Sterrekunde, Kyoto Universiteit, Kyoto, Japan

Tokio Instituut vir Tegnologie (Tokyo Tech) staan ​​aan die voorpunt van navorsing en hoër onderwys as die voorste universiteit vir wetenskap en tegnologie in Japan. Tokyo Tech-navorsers blink uit op gebiede wat wissel van materiaalwetenskap tot biologie, rekenaarwetenskap en fisika. Tokyo Tech, wat in 1881 gestig is, huisves meer as 10 000 voorgraadse en nagraadse studente per jaar, wat ontwikkel tot wetenskaplike leiers en van die gewildste ingenieurs in die industrie. Volgens die Japannese filosofie van 'monotsukuri', wat 'tegniese vindingrykheid en innovasie' beteken, streef die Tokyo Tech-gemeenskap daarna om 'n bydrae tot die samelewing te lewer deur navorsing met groot impak.

Die Earth-Life Science Institute (ELSI) is een van Japan se ambisieuse navorsingsentrums van die Wêreldpremière Internasionaal, wat ten doel het om vordering te maak in breë interdissiplinêre wetenskaplike gebiede deur die wêreld se grootste geeste te inspireer om na Japan te kom en saam te werk aan die uitdagendste wetenskaplike probleme. ELSI se primêre doel is om die oorsprong en mede-evolusie van die aarde en die lewe aan te spreek.

Die World Premier International Research Centre Initiative (WPI) is in 2007 van stapel gestuur deur die Ministerie van Onderwys, Kultuur, Sport, Wetenskap en Tegnologie (MEXT) om wêreldwyd sigbare navorsingsentrums in Japan te help bou. Hierdie institute bevorder hoë navorsingsstandaarde en uitstekende navorsingsomgewings wat navorsers van regoor die wêreld lok. Hierdie sentrums is baie outonoom, wat hulle in staat stel om 'n rewolusie in konvensionele wyses van navorsing en administrasie in Japan te maak.

Vrywaring: AAAS en EurekAlert! is nie verantwoordelik vir die akkuraatheid van nuusberigte wat aan EurekAlert gepos word nie! deur instansies by te dra of vir die gebruik van enige inligting deur die EurekAlert-stelsel.


Dit is dig

Kepler-107 het 'n sonagtige ster wat deur minstens vier planete wentel. Die planete is styf om die ster gepak, met wentelperiodes wat wissel van drie tot 14 dae. Die lengtes van die wentelbane van naburige planete kan uitgedruk word as eenvoudige verhoudings van heelgetalle (5: 2, 3: 1, ensovoorts). Dit skep 'resonante wentelbane', waar die periodieke belyning van die liggame help om die wentelbane te stabiliseer en te versterk. Oor die algemeen word daar gedink dat dit plaasvind wanneer planete wat verder van die ster af vorm, na binne migreer.

Terwyl Kepler-data ons in staat stel om die grootte van die eksoplanete te identifiseer, vertel dit ons niks meer as dit nie. Om dieper te gaan, moet ons die planete se massas bepaal. In kombinasie met hul grootte, vertel dit ons iets oor hul digtheid. Ons kan die digtheid gebruik om iets oor hul samestelling af te lei.

Die massa van 'n eksoplaneet kan bepaal word deur die aantrekkingskrag daarvan op die ster wat dit wentel, te ondersoek. Wanneer die baan van die planeet dit in die rigting van die aarde neem, trek dit die ster effens na ons toe, wat 'n klein blou skuif van die ster se lig veroorsaak. Aan die oorkant van sy baan is die ster se lig rooi verskuif. Die mate van hierdie verskuiwings hang af van die afstand van die planeet tot die ster (wat ons van die baan ken) en die massa van die planeet.

A team of researchers obtained data on the red and blue shifts of Kepler-107 and used that to determine the mass of each planet. Combined with the information on their sizes generated by Kepler, this information could provide a sense of what the planets look like.

The data on Kepler-107d isn't very well constrained, but it is consistent with it being rocky (it's a bit smaller than Earth). Planet 107e is a mini-Neptune with a 15-day orbit. The two inner planets, 107b and 107c, are, well, a bit odd.


Study shows how icy outer solar system satellites may have formed

The masses of the satellite(s) range from 1/10 to 1/1000 of the corresponding TNOs. For comparison, Earth and Moon are also shown. Credit: NASA/APL/SwRI/ESA/STScI

Using sophisticated computer simulations and observations, a team led by researchers from the Earth-Life Science Institute (ELSI) at Tokyo Institute of Technology has shown how the so-called trans-Neptunian objects (or TNOs) may have formed. TNOs, which include the dwarf planet Pluto, are a group of icy and rocky small bodies—smaller than planets, but larger than comets—that orbit the solar system beyond the planet Neptune. TNOs likely formed at the same time as the solar system, and understanding their origin could provide important clues as to how the entire solar system originated.

Like many solar system bodies, including the Earth, TNOs often have their own satellites, which likely formed early on from collisions among the building blocks of the solar system. Understanding the origin of TNOs along with their satellites may help understand the origin and early evolution of the entire solar system. The properties of TNOs and their satellites—for example, their orbital properties, composition and rotation rates—provide a number of clues for understanding their formation. These properties may reflect their formation and collisional history, which in turn may be related to how the orbits of the giant planets Jupiter, Saturn, Neptune, and Uranus changed over time since the solar system formed.

The New Horizons spacecraft flew by Pluto, the most famous TNO, in 2015. Since then, Pluto and its satellite Charon have attracted a lot of attention from planetary scientists, and many new small satellites around other large TNOs have been found. In fact, all known TNOs larger than 1000 km in diameter are now known to have satellite systems. Interestingly, the range of estimated mass ratio of these satellites to their host systems ranges from 1/10 to 1/1000, encompassing the moon-to-Earth mass ratio (

1/80). This may be significant because Earth's moon and Charon are both thought to have formed from a giant impactor.

Top panels show snapshots for the satellite-forming giant impact with about 1 km/s of the impact velocity and 75 degree of the impact angle. Bottom panel shows the schematic view for the circularization of the satellite's orbit due to tidal interaction after satellite formation. Credit: Arakawa et al. (2019) Nature Astronomy

To study the formation and evolution of TNO satellite systems, the research team performed more than 400 giant impact simulations and tidal evolution calculations. "This is really hard work," says the study's senior author, Professor Hidenori Genda from the Earth-Life Science Institute (ELSI) at Tokyo Institute of Technology. Other Tokyo Tech team members included Sota Arakawa and Ryuki Hyodo.

The Tokyo Tech study found that the size and orbit of the satellite systems of large TNOs are best explained if they formed from impacts of molten progenitors. They also found that TNOs which are big enough can retain internal heat and remain molten for a span of only a few million years especially if their internal heat source is short-lived radioactive isotopes such as Aluminum-26, which has also been implicated in the internal heating of the parent bodies of meteorites. Since these progenitors would need to have a high short-lived radionuclide content in order to be molten, these results suggest that TNO-satellite systems formed before the outward migration of the outer planets, including Neptune, or in the first

700 million years of solar system history.

The relationship between the initial eccentricity of the formed satellites and the final eccentricity after 4.5-billion-year tidal evolution are shown for three cases. When planetary bodies are rigid for the whole time (right figure) or they behave as a fluid for the first 1000 years (middle figure), most of the eccentricities were not damped, which is not inconsistent with the observation. When they behave as a fluid for the first > 1 million years, the resultant eccentricities are consistent with the observation. Credit: Arakawa et al. (2019) Nature Astronomy

Previous planet formation theories had suggested the growth of TNOs took much longer than the lifetime of short-lived radionuclides, and thus TNOs must not have been molten when they formed. These scientists found, however, that rapid TNO formation is consistent with recent planet formation studies which suggest TNOs formed via accretion of small solids to preexisting bodies. The rapid formation of large TNOs is consistent with recent planet formation studies however, other analyses suggest comets formed well after most short-lived radionuclides had decayed. Thus the authors note that there is still much work to be done to produce a unified model for the origin of the solar system's planetary bodies.


Earth and Moon formed later than previously thought, new research suggests

Astronomers have theorized that the planet Earth and the Moon were created as the result of a giant collision between two planets the size of Mars and Venus. Until now, the collision was thought to have happened when the solar system was 30 million years old, or approximately 4,537 million years ago. But new research shows that Earth and the Moon must have formed much later -- perhaps up to 150 million years after the formation of the solar system.

The research results have been published in the scientific journal Aarde- en planetêre wetenskapsbriewe.

"We have determined the ages of the Earth and the Moon using tungsten isotopes, which can reveal whether the iron cores and their stone surfaces have been mixed together during the collision," explains Tais W. Dahl, who did the research as his thesis project in geophysics at the Niels Bohr Institute at the University of Copenhagen in collaboration with professor David J. Stevenson from the California Institute of Technology (Caltech).

The planets in the solar system are thought to have been created by collisions between small dwarf planets orbiting the newborn Sun. In the collisions, the small planets melted together and formed larger and larger planets. Earth and the Moon are believed to be the result of a gigantic collision between two planets the size of Mars and Venus. The two planets collided at a time when both had a core of metal (iron) and a surrounding mantle of silicates (rock). But when did it happen and how did it happen? The collision took place in less than 24 hours and the temperature of the Earth was so high (7000º C), that both rock and metal must have melted in the turbulent collision. But were the stone mass and iron mass also mixed together?

Until recently it was believed that the rock and iron mixed completely during the planet formation and so the conclusion was that the Moon was formed when the solar system was 30 million years old or approximately 4,537 million years ago. But new research shows something completely different.

Dating with radioactive elements

The age of Earth and the Moon can be dated by examining the presence of certain elements in Earth's mantle. Hafnium-182 is a radioactive substance, which decays and is converted into the isotope tungsten-182. The two elements have markedly different chemical properties and while the tungsten isotopes prefer to bond with metal, hafnium prefers to bond to silicates, i.e. rock.

It takes 50-60 million years for all hafnium to decay and be converted into tungsten, and during the Moon forming collision nearly all the metal sank into Earth's core. But did all the tungsten go into the core?

"We have studied to what degree metal and rock mix together during the planet forming collisions. Using dynamic model calculations of the turbulent mixing of the liquid rock and iron masses we have found that tungsten isotopes from the Earth's early formation remain in the rocky mantle," explains Dahl.

The new studies imply that the moon forming collision occurred after all of the hafnium had decayed completely into tungsten.

"Our results show that metal core and rock are unable to emulsify in these collisions between planets that are greater than 10 kilometres in diameter and therefore that most of the Earth's iron core (80-99 %) did not remove tungsten from the rocky material in the mantle during formation," explains Dahl.

The result of the research means that Earth and the Moon must have been formed much later than previously thought -- that is to say not 30 million years after the formation of the solar system 4,567 million years ago but perhaps up to 150 million years after the formation of the solar system.

Story Source:

Materials provided by University of Copenhagen. Note: Content may be edited for style and length.


The Lake County Astronomical Society

This article presents one view on the origin of asteroids. It is extracted from the Meta Research Bulletin for March, 1994, published by Meta Research, Inc., P.O. Box 15186, Chevy Chase, Md. The pictures and information on the Galileo mission imaging at the end of the article were downloaded from the NASA Jet Propulsion Laboratory web site at http://www.jpl.nasa.gov/

One of the key predictions of the exploded planet hypothesis is that most minor planets will be accompanied by debris clouds, the larger fragments of which would be classified as "minor satellites". If the thousands of objects orbiting between Mars and Jupiter did indeed originate in a planetary explosion, then satellites of minor planets must be both numerous and commonplace. Evidence of just that has accumulated over the years, but has been hotly disputed by mainstream asteroid experts ("asteroid" and "minor planet" are synonymous). This is because satellites cannot get into stable orbits under normal circumstances if the standard paradigm is correct -- that minor planets or their parent bodies condensed from the primeval solar nebula. So the prediction that such satellites are abundant is indeed a decisive one for choosing between the two competing theories. Most existing prior evidence for asteroid moons was collected through the International Occultation Timing Association (IOTA)'s efforts at the initiative of astronomer David Dunham. Dunham also reported the first asteroid moon recognized for what it was to the American Astronomical Society following a discovery observation by observer Paul Maley in 1977.

The following press bulletin was released by NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California:

In MetaRes.Bull . 1, 4-6 (1992), we published "First asteroid images: satellite analysis", reporting on the same spacecraft's first asteroid encounter with Gaspra in October, 1991. An earlier article predicting that the spacecraft would find satellites appeared in "Minor satellites and the Gaspra encounter", in Asteroids, Comets, Meteors 1991, A.W. Harris and E. Bowell, eds., Lunar & Planetary Institute, Houston, TX, 609-612 (1992). No orbiting satellites turned up in the Gaspra encounter. However, I quote here one paragraph from the preliminary analysis results of that earlier event from the Meta Research Bulletin (MRB) article. This same quote also appears on p. 178 of the author's book Dark Matter, Missing Planets and New Comets, in which chapter 8 is devoted to the history of earlier minor satellite observations.

Additional photographs of Gaspra became available when the Galileo spacecraft returned to the vicinity of the Earth on its complex journey. These photos did indeed confirm this last prediction very well. Three parallel grooves lead up to the snout-shaped object. Although the origin of these peculiar surface markings is still debated, roll-marks made by the 5-km body appear to be an excellent explanation consistent with all known facts. So Gaspra might be considered as in accord with the pre-encounter prediction of minor satellites, but in a somewhat ambiguous way. It was clear that most astronomers would remain unconvinced until a spacecraft returned pictures of a satellite in the act of orbiting a minor planet right now.

The August, 1993, flyby of minor planet Ida by the Galileo spacecraft appears to have provided that confirmation. Ida is essentially a randomly selected asteroid for this purpose, since it simply happened to lie near the spacecraft's flight path to Jupiter through the main asteroid belt. It is only the second asteroid ever examined close-up by a spacecraft. The new pictures indicate it has at least one currently orbiting satellite. So little of the space around Ida has yet been examined that it may perhaps have many more. [Problems with the spacecraft antenna have prevented downloading the background on the pictures taken by the spacecraft, in order to save spacecraft and telescope time. A few single lines were downloaded from each picture to locate the asteroid image, and only that image was to be downloaded to Earth at the slow data rate of the antenna. But even in the small area of space around the asteroid sampled by these test lines, one satellite has turned up. We may expect that many additional satellites (probably dozens, possibly hundreds, many of them in orbits having the same period as the asteroid's rotation) of various sizes down to the limit of camera resolution would be seen if the full pictures could be downloaded. But that is not presently part of the operating plan for recovering the data from the spacecraft's tape recorder. So we must depend on chance to show additional moons that may be there.]

Conservative scientists are quick to point out that one satellite of one minor planet does not prove that minor satellites are "numerous and commonplace", as the exploded planet hypothesis predicts. Indeed, imaging team leader Michael Belton is quoted by Sky & Telescope magazine as cautioning that there's a remote chance that a small, previously undetected asteroid just happened to be whizzing past Ida at just that moment. But the probability of this may be compared with the probability that, during your one-hour visit to New York or Los Angeles, the city is completely destroyed by the impact of an asteroid from space.

Therefore, I suspect that those with a good sense of the laws of probability must realize that finding a moon of an asteroid during only the second spacecraft encounter with one implies that minor satellites are at least not rare. When this discovery is combined with earlier occultation and radar data suggesting that the majority of asteroids examined have companions (at least coalesced ones), it is perhaps not too soon to anticipate that this critical test is turning out in favor of the exploded planet hypothesis, and against the hypothesis of origin of minor planets by condensation from the solar nebula. [The latest radar results showing the contact-binary nature of asteroid Castilia (1989 PB) are reported by R. Hudson and S. Ostro, Science 263, 940-943 (1994).]

It might be added that, in addition to all the other evidence for the exploded planet hypothesis (see chapter 11 of Dark Matter, . ), the Galileo spacecraft also detected evidence of a magnetic field during its flyby of Ida. According to JPL's press release about that finding, "Before Galileo's Gaspra encounter in October 1991, small asteroids generally were not expected to possess their own magnetic fields, though some meteorites - believed to be fragments of asteroids - have measurable fields." This is because small bodies such as asteroids, even up to the size of Earth's Moon, are unlikely to have the high temperatures and pressures in their interiors generally associated with planetary magnetic fields.

Moreover, both Gaspra and Ida were believed to be mainly stony, rather than iron as in the magnetic meteorites. So finding magnetic fields there came as quite a surprise. Yet, if the asteroids are fragments of a major planet, it would be no surprise that each fragment preserved a fossilized magnetic field from its parent planet, frozen in place during the billions of years it spent inside that planet.

Implications: Why can't abundant satellites exist in the standard model? Suppose the satellites come from outside the sphere of influence of the parent asteroid. Then gravitational capture is impossible for several reasons. In the two-body problem, gravitational capture is impossible under any circumstances, as long as gravity is the only force acting. If a third body intervenes, then temporary captures are possible, but escape back to a solar orbit is inevitable, usually after only one or a few revolutions as a satellite. In both cases of external origin, a stable capture might occur if a non-gravitational force acts too. But all known non-gravitational forces acting on asteroids except collisions are negligible in strength compared to gravitation, and have apparently always been so. Moreover, to be effective, any such non-gravitational force would have to be quite strong because the mean relative velocity between any two asteroids, +/- 5 km/s, would have to be reduced to typical satellite orbital velocities of just a few meters per second, a thousand times smaller. Yet the hypothetical force would then have to cease operating to prevent causing decay of the orbit of the satellite down to the surface of its parent. No known forces can have either this strength or behavior.

But perhaps asteroid moons originate through collisions or the breakup of the parent asteroid. The high relative velocity between asteroids mitigates against fragments from a collision leaving at less than escape velocity, which is also just a few m/s for a typical asteroid. But the more important problem is the lack of angular momentum (sideways velocity) available from a collision or breakup. In short, this means that any fragment originating at the surface of an asteroid, if it does not escape the asteroid's sphere of influence altogether, must enter an elongated elliptical orbit whose trajectory again intersects the same surface point. Thus it must fall back onto the parent after a single revolution. Moreover, since all collisional fragments move more or less radially away from the center of their parent body, secondary collisions cannot provide transverse velocity sufficient to enter a stable orbit.

But even if some unlikely combination of events managed to lift the periapsis point in the satellite orbit above the surface of its parent, so that it did not collide with the parent after one revolution, that low periapsis orbit would still decay down to the surface again through the action of tidal forces in a dynamically short time, small compared to a million years. To be stable, a satellite orbit must lie almost entirely at or above the altitude of the synchronous orbit, where satellite orbital period equals rotational spin period of the parent asteroid. That altitude typically lies a few radii above the parent asteroid.

The bottom line is that creating stable satellites in the standard model requires freakish circumstances of extremely low probability. Abundant satellites are simply not possible with that mode of origin. And that is why earlier observational evidence for satellites has been so readily dismissed by mainstream asteroid experts, despite its apparent reliability.

By contrast, abundant satellites are unavoidable if asteroids originated in the explosion of a far larger parent planet. The key difference is that such satellites were always inside of the gravitational sphere of influence of their parent asteroids. They did not have to come from outside and get captured. The explosion of a major planet fills space densely with debris of all sizes and masses fleeing the explosion with a wide range of fragment velocities. Immediately after the explosion, the fragments' own spheres of influence are severely limited by the strong gravitational field of their still-nearby parent planet. But as they get farther away, the influence of the parent planet gets weaker, allowing the gravitational spheres of influence of each fragment to enlarge. This enlarging continues until a new limit is set by the Sun as the fragments enter their permanent solar orbits.

During this enlarging period for the spheres of influence of fragments, considerable debris of all sizes will become trapped inside each such sphere of influence. Some of that debris will tidally decay, and be found coalesced with the parent minor planet or lying on its surface. Some of the debris will escape through tidal or collisional forces, forming streams of objects traveling in closely similar solar orbits, very much like the "families" and "jet streams" of asteroids that we observe. But much of the debris near each large original fragment will remain gravitationally bound to it and in orbit around it. These comprise the moons of the fragment that are predicted to exist abundantly by the hypothesis of an explosion origin.

Additional details about Ida and its satellite should become available later. And we might hope that there will be a new plan to download the "background" portion of at least some of the images in the hope of finding additional satellites..

Information about the images

All the images in this article were transmitted from the Galileo Mission spacecraft and were downloaded from one of the NASA home pages on the Internet. The picture showing both asteroid 243 Ida and its moon is the first conclusive evidence that natural satellites of asteroids do exist.

The portrait that includes Ida and its moon was taken by Galileo's charge-coupled device (CCD) camera on August 28, 1993, about 14 minutes before the Jupiter-bound spacecraft's closest approach to the asteroid, from a range of 6,755 miles. Ida is a heavily cratered, irregularly shaped asteroid in the main asteroid belt between Mars and Jupiter -- the 243rd asteroid to be discovered since the first was found at the beginning of the 19th century. Ida is a member of a group of asteroids called the "Koronis" family and is about 35 miles long. The small satellite, which is estimated to be about 1 mile across, was provisionally designated "1993 (243) 1" by the International Astronomical Union. ("1993" denotes the year the picture was taken, "243" the asteroid number and "1" the fact that it is the first moon of Ida to be found.)


Astronomy: Debris-strewn exoplanetary construction yards

Astronomers using NASA's Hubble Space Telescope have completed the largest and most sensitive visible-light imaging survey of dusty debris disks around other stars. These dusty disks, likely created by collisions between leftover objects from planet formation, were imaged around stars as young as 10 million years old and as mature as more than 1 billion years old.

"It's like looking back in time to see the kinds of destructive events that once routinely happened in our solar system after the planets formed," said survey leader Glenn Schneider of the University of Arizona's Steward Observatory. The survey's results appeared in the Oct. 1, 2014, issue of The Astronomical Journal.

Once thought to be simply pancake-like structures, the unexpected diversity and complexity and varying distribution of dust among these debris systems strongly suggest these disks are gravitationally affected by unseen planets orbiting the star. Alternatively, these effects could result from the stars' passing through interstellar space.

The researchers discovered that no two "disks" of material surrounding stars look the same. "We find that the systems are not simply flat with uniform surfaces," Schneider said. "These are actually pretty complicated three-dimensional debris systems, often with embedded smaller structures. Some of the substructures could be signposts of unseen planets." The astronomers used Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph to study 10 previously discovered circumstellar debris systems, plus comparatively, MP Mus, a mature protoplanetary disk of age comparable to the youngest of the debris disks.

Irregularities observed in one ring-like system in particular, around a star called HD 181327, resemble the ejection of a huge spray of debris into the outer part of the system from the recent collision of two bodies.

"This spray of material is fairly distant from its host star -- roughly twice the distance that Pluto is from the Sun," said co-investigator Christopher Stark of NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. "Catastrophically destroying an object that massive at such a large distance is difficult to explain, and it should be very rare. If we are in fact seeing the recent aftermath of a massive collision, the unseen planetary system may be quite chaotic."

Another interpretation for the irregularities is that the disk has been mysteriously warped by the star's passage through interstellar space, directly interacting with unseen interstellar material. "Either way, the answer is exciting," Schneider said. "Our team is currently analyzing follow-up observations that will help reveal the true cause of the irregularity."

Over the past few years astronomers have found an incredible diversity in the architecture of exoplanetary systems -- planets are arranged in orbits that are markedly different than found in our solar system. "We are now seeing a similar diversity in the architecture of accompanying debris systems," Schneider said. "How are the planets affecting the disks, and how are the disks affecting the planets? There is some sort of interdependence between a planet and the accompanying debris that might affect the evolution of these exoplanetary debris systems."

From this small sample, the most important message to take away is one of diversity, Schneider said. He added that astronomers really need to understand the internal and external influences on these systems, such as stellar winds and interactions with clouds of interstellar material, and how they are influenced by the mass and age of the parent star, and the abundance of heavier elements needed to build planets.

Though astronomers have found nearly 4,000 exoplanet candidates since 1995, mostly by indirect detection methods, only about two dozen light-scattering, circumstellar debris systems have been imaged over that same time period. That's because the disks are typically 100,000 times fainter than, and often very close to, their bright parent stars. The majority have been seen because of Hubble's ability to perform high-contrast imaging, in which the overwhelming light from the star is blocked to reveal the faint disk that surrounds the star.

The new imaging survey also yields insight into how our solar system formed and evolved 4.6 billion years ago. In particular, the suspected planet collision seen in the disk around HD 181327 may be similar to how the Earth-Moon system formed, as well as the Pluto-Charon system over 4 billion years ago. In those cases, collisions between planet-sized bodies cast debris that then coalesced into a companion moon.