달은 다양한 형태로 나타납니다.
우리의 태양계 우리는 바위 같은 달을 가지고 있습니다(예: 땅‘에스 달), 바다 달(예: 유럽 그리고 엔셀라두스) 및 얼어붙은 얼음 달(예: 트리톤) 그러나 가스 달은 없습니다. 가스 달이 없는 것이 불행한 걸까요, 아니면 가스 달이 존재하지 않는 물리적인 이유가 있는 걸까요?
사실, 가스 달이 있습니다! 비록 그들이 우리 태양계에 있지 않더라도 말입니다. 5500이 넘긴 하지만 외계 행성 현재까지 가능한 것으로 밝혀진 것은 단 두 개뿐이다. com.exomoons 관찰된 바 있으며, 아직 100% 확인된 것은 없습니다. 이 두 개의 “외계행성”에 대한 이상한 점은 그들이 가스 거대 행성이고 훨씬 더 큰 궤도를 돌고 있다는 것입니다. 가스 거인! 그러나 우리가 보게 되겠지만, 그것들은 규칙을 증명하는 예외입니다.
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적어도 우리 태양계에는 가스 달이 없는 이유를 이해하려면 먼저 가스 거대 행성이 어떻게 형성되는지 이해하는 것이 가장 좋습니다.
가스 거대 행성의 형성에는 두 가지 시나리오가 있습니다. 하나는 “상향식” 형태이고, 다른 하나는 “하향식” 형태입니다.
아래에서 위로 가스 세계의 형성
아래에서 위로 또는 “기본 적립“형성은 우리 태양계의 거대한 가스 행성이 형성되는 방식입니다. 만약 우리가 45억 년 전으로 되돌아갈 수 있다면, 가스와 먼지 원반으로 둘러싸인 어린 태양을 보게 될 것입니다. 이것이 모든 행성이 존재하는 원시 행성 원반입니다. 첫째, 암석체에 축적되어 먼지, 자갈, 소행성이 축적되면서 성장합니다. 일부는 크기만 커졌습니다. 화성 또는 금성그러나 다른 것들은 계속 성장하여 지구 질량의 10배에 달하는 거대한 암석체를 형성했습니다.
이 거대한 질량을 가지게 되면, 그들은 원시 행성 원반에서 많은 양의 가스를 쓸어낼 수 있을 만큼 강한 중력을 갖게 되었습니다. 그들이 훔치는 가스의 양과 성장하는 양은 중력과 사용 가능한 가스의 양에 따라 다릅니다.
하지만 결국 우리 태양계에는 4개의 거대 가스 행성만 남았습니다. 목성 그리고 토성그리고 더 멋진 “얼음 거인”. 천왕성 그리고 해왕성. NASA 주노 목성에 대한 임무는 목성 중심에서 지구 질량의 약 10배에 달하는 크고 분산된 암석 핵의 중력을 감지함으로써 핵 강착 모델을 뒷받침하는 증거를 찾는 데 도움이 되었습니다.
위에서 아래로 가스 세계의 형성
하향식 모델에서 가스 세계는 별처럼 성운으로 붕괴된 가스 덩어리에서 직접 형성됩니다. 그러나 이 과정에서 생산할 수 있는 최소 질량이 있습니다.
많은 양의 가스가 자체 중력의 영향으로 수축하면 가스가 더 작고 밀도가 높은 부피로 채워지기 때문에 가열됩니다. 그러나 가스가 따뜻해지면 팽창하려고 하기 때문에 계속 수축하려면 가스 덩어리가 과도한 열을 방출해야 합니다. 결과적으로 우리는 붕괴하는 가스 구름이 적외선 열 에너지로 빛나는 것을 자주 볼 수 있습니다.
그러나 “분할 불투명도 제한”이라는 제한 요소가 있습니다.
“가스를 냉각시키고 계속해서 붕괴할 수 있을 만큼 충분한 열을 방출하는 것은 먼지의 불투명도, 온도 및 밀도에 따라 달라지며, 이 과정은 목성 질량의 약 3배에 달하는 작은 물체의 경우 훨씬 덜 효율적입니다.” 유럽 우주국(European Space Agency)의 샘 피어슨(Sam Pearson)은 인터뷰에서 “계속 붕괴할 만큼 충분한 열을 방출할 수 없습니다.”라고 말했습니다.
부피가 작을수록 먼지는 더 농축되고 불투명해지며, 중력 수축으로 인해 발생하는 과도한 열을 방출하는 과정은 점점 더 비효율적이 됩니다. 따라서 하향식 과정에서는 목성의 블록 3개보다 작은 것은 형성될 수 없습니다.
태양계에는 왜 가스 위성이 없나요?
부모 행성과 마찬가지로 우리 태양계의 대부분의 달은 부모 행성을 둘러싸고 있는 남은 물질의 디스크에 코어가 부착되는 상향식 과정을 통해 형성되었습니다. 행성들은 이미 이용 가능한 대부분의 물질을 축적했기 때문에 많은 가스를 보유할 만큼 충분한 중력을 가질 만큼 거대한 달을 형성할 만큼 물질이 충분하지 않았습니다. 사실, 태양계에는 대기가 있는 달이 단 하나 있는데, 그것이 토성의 가장 큰 달입니다. 타이탄.
마찬가지로 가스가 충분하지 않기 때문에 하향식 과정이 발생할 수 없으며, 발생했다면 태양계에서 큰 차이로 가장 큰 세계가 되었을 것입니다.
이상한 달
그러므로 우리는 가스 세계를 생성하는 두 가지 전통적인 과정을 통해 가스 위성을 형성할 수 없습니다. 그러나 태양계에는 다른 방식으로 형성된 많은 변칙 현상이 있습니다.
지구의 경우 달은 A 이후 지구에서 방출된 물질로 형성되었을 가능성이 높습니다. 거대 충돌 화성의 크기 프로토플래닛. 이 잔해는 핵심 강착을 통해 지구의 달을 형성하는 고리를 형성했습니다. 거대 가스 행성과 충돌하면 가스 위성을 형성할 만큼 충분한 가스가 분출될 수 있을까요?
불행하게도. “암석 행성은 이와 같은 효과를 가질 수 있지만 그것이 혜성인 경우를 기억하십시오 슈메이커 – 리바이스 9 목성의 공격 [in 1994]? 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 Jesse Christiansen은 Space.com과의 인터뷰에서 “완전히 사라졌습니다. 가스 거대 기업은 무엇이든 먹습니다”라고 말했습니다.
가스 거인과 충돌하는 모든 것은 잔해를 우주로 뿜어내는 것이 아니라 가스 거인에 박혀 그 일부가 됩니다.
또 다른 이상한 점은 포착된 달입니다. 예를 들어 화성 두 개의 달 포보스 그리고 데이모스 그들은 체포됐다 소행성. 토성의 바깥쪽 달인 피베(Phoebe)는 포획된 혜성체이고, 해왕성의 위성 트리톤(Triton)은 포획된 혜성체입니다 카이퍼 벨트 목표. 그들은 행성 주위에 형성되지 않았고, 우주에서 스스로 형성되었다가 너무 가까이 다가가 행성의 중력에 의해 붙잡혔습니다.
이는 다음과 같은 질문을 제기합니다. 더 작은 가스 행성이 더 큰 가스 행성에 의해 포획될 수 있습니까? 결국, 가스 세계는 목성의 질량의 최대 12배를 가질 수 있으므로 원칙적으로 해왕성의 질량을 가진 가스 세계와 쉽게 충돌할 수 있습니다.
외인성 가스 위성
그리고 실제로 그렇게 할 수 있는 것 같습니다! 크리스티안센은 “거대한 외계행성 주변에는 해왕성 크기의 위성이 있을 수 있다”고 말했다.
엑소문 후보는 글 초반에 언급됐는데요 – 케플러 1625b-i 그리고 케플러 1708b-i – 둘 다 그 자체로는 가스 거인이지만, 더 큰 가스 거인의 하위에 있는 것으로 보입니다.
크리스티안센은 “두 사람 모두 후보임을 확인하겠다”고 말했다. “우리는 데이터에서 달과 일치하는 뭔가를 볼 수 있지만, 이를 설명할 수 있는 다른 것들도 있습니다.”
진짜 달이라고 가정하면 케플러 1625b-i의 질량은 지구 질량의 19배(목성 질량의 약 6%)로 해왕성과 질량이 비슷하며, 동반 가스 행성은 지구 질량과 직경의 30배에 이른다. 목성의 절반입니다.
케플러-1708b-i는 케플러-1625b-i보다 질량이 작을 가능성이 높으며, 직경은 지구 크기의 약 5배(케플러-1625b-i 직경의 약 절반)이고, 목성보다 4.6배 더 큰 거대 행성을 공전하고 있다.
“그들은 많은 이론에 도전하고 있습니다”라고 Christiansen은 말했습니다. “어떻게 그런 모양이 되었는지 파악하기 어렵기 때문에 잡힌 게 틀림없어요.”
포착된 물체의 특성으로 인해 원칙적으로 우리 태양계에서 포착된 달과 유사하게 됩니다. 그들은 원반의 핵이 모여 행성처럼 형성되었을 수 있으며, 별을 향해 이동하면서 포착되었을 수 있습니다.
이주(migration)는 젊은 행성계에서 일반적인 과정인 것으로 보인다. 이것이 천문학자들이 별에 매우 가깝지만 그렇게 가깝게 형성되었을 가능성이 있는 가스 거인인 “뜨거운 목성”을 설명하는 방법입니다. 외계 행성 케플러 1625b-i와 1708b-i의 경우, 이동하면서 앞에 있는 더 큰 행성에 의해 포착되었습니다.
그러나 이 모든 것에도 불구하고 그들은 아마도 실제 달이 아닐 것입니다! 대신, 그들은 둘 다 외계보다는 이중 행성의 예일 가능성이 높습니다. 이중 행성은 두 세계가 하나가 다른 하나를 공전하는 대신 두 세계 사이의 공간에 있는 공통 질량 중심 주위를 공전하는 경우입니다. 우리 태양계에는 행성 모양의 이중 행성이 있습니다. 명왕성 그리고 그의 가장 큰 친구 샤론.
따라서 일종의 가스 달이 있지만 그것을 만들려면 자연이 속임수를 써야 합니다!
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