Астрофизики предположили, что Луна могла иметь несколько собственных спутников

Когда Земля была молодой и получила свою Луну, она, возможно, также имела несколько мини-спутников. Исследование орбит в системе Земля-Луна предполагает, что когда-то вокруг нашей планеты крутились «луны». Хотя эти спутники больше не вращаются вокруг Земли, ученые думают, что подобные спутники могут находиться около далеких экзопланет и их спутников.

Гипотеза о возникновении Луны

Рабочая гипотеза о формировании Луны, называемая «гипотезой гигантского удара», сосредоточена на Тейе, ранней планете, которая, по мнению специалистов, столкнулась с Землей 4,5 миллиарда лет назад.

Удар, вероятно, выбросил части протоземли в космос, некоторые из которых, как считают, соединились и создали Луну. Но маловероятно, что все обломки протоземли стали частью Луны. Некоторые остатки были выброшены из системы Земля-Луна, а другие, вероятно, на некоторое время вращались вокруг нашей планеты и ее нового спутника.

В препринте на arXiv астрофизики из Университета Невады представили, как круговые орбиты могли временно удерживать спутники. Сейчас Луна находится на расстоянии около 384 600 километров от Земли, но из-за приливного трения ежегодно отдаляется на 3,8 см. После столкновения с Тейей Луна составляла всего около 19 000 километров. Наклон Луны к орбите Земли также уменьшился на 5 градусов с момента создания.

Анализ ранней орбиты Луны показал, что ненулевой эксцентриситет системы Земля-Луна мог допускать два вида полярных орбит.

Новая теория существования нескольких Лун

Круговые орбиты позволяли объекту двигаться вокруг вектора углового момента системы Земля-Луна. Либрационные орбиты же заставили бы объект «качаться» вокруг точки гравитационного равновесия. (Луна и сегодня испытывает либрацию, что заставляет ее полюса слегка наклоняться к Земле.) Обе орбиты могли бы позволить обломкам окружать систему Земля-Луна.

Согласно моделированию, обе орбиты оставались бы стабильными до достижения расстояния в 95 565 км между Землей и Луной, что в 7,5 раз превышает диаметр Земли. Однако сейчас эти орбиты и их спутники больше не существуют.

— По мере увеличения расстояния между Землей и Луной из-за приливов, область, пригодная для полярных орбит, сокращалась, — объясняют ученые. Но это не исключает возможность таких спутников у других планет и их лун.

— Существование стабильных полярных орбит в молодой системе Земля-Луна имеет значение для экзопланет. Диапазон начальных наклонений, при которых возможны либрационные орбиты, расширяется с эксцентриситетом двойной системы. Следовательно, эксцентричная орбита планеты и луны с большей вероятностью будет удерживать полярный материальный объект». Таким образом, далекая планета и ее спутник с ненулевой орбитой могут иметь собственные мини-луны, — говорится в исследовании.

К новой гипотезе безусловно много вопросов в научном сообществе. Есть огромное количество предположений, которые еще предстоит проверить или опровергнуть.

— Хотя трудно доказать существование материала на полярной орбите вокруг системы Земля-Луна, это увеличивает вероятность формирования стабильных полярных лун в экзопланетных системах. Спутники на полярной орбите могут изменить динамику системы экзопланета-луна и, следовательно, повлиять на наблюдаемые характеристики, — утверждают исследователи.

Перспективы открытия

Новая теория предоставляет науке новый взгляд на формирование и эволюцию спутниковых систем. Она открывает перспективы для поиска и изучения экзопланетных систем.

Полярные орбиты могут стать ключом к пониманию процессов в таких системах и помочь ученым прогнозировать их долгосрочное поведение. Исследование полярных орбит и их влияния на окружающие объекты может дать больше информации о поведении орбитальных систем в условиях повышенного эксцентриситета.

Необходимо дополнительное подтверждение этой теории через наблюдения и моделирование, чтобы понять механизмы, влияющие на устойчивость и существование полярных орбит в различных астрономических контекстах.

Исследование полярных орбит в системе Земля-Луна открывает новые горизонты и вызывает множество вопросов, которые потребуют долгих лет работы и усилий научного сообщества.