Czy są jakieś granice, w których pierścień planetarny może tworzyć i utrzymywać orbitę względem planety?
Czy muszą znajdować się na okrągłej orbicie równikowej?
Czy istnieje minimalna lub maksymalna wysokość, powiedzmy w odniesieniu do granicy Roche'a, orbity geosynchronicznej lub innych punktów w kosmosie?
Odpowiedzi:
Pierścień Phoebe Saturnaktóry ma nachylenie orbity 173 ° do ekliptyki, a więc znajduje się na orbicie wstecznej i jest nachylony 27 ° do wewnętrznych pierścieni Saturna, pokazuje, że wyraźnie nie ma żadnych ograniczeń nachylenia orbity. Karmi się księżycem Saturna Phoebe (prawdopodobnie z powodu uderzeń mikrometeorytu), wskazując, że dopóki pierścień planetarny ma źródło swoich materiałów z już nachyloną orbitą, pierścień będzie podążał za nim (zachowując moment pędu swojego pierwotnego ciała). To oczywiście nie wyklucza orbit polarnych, ale jeszcze nie widzieliśmy takich pierścieni. Teoretycznie ich orbita jest tak samo stabilna jak każda inna, o ile nie przecina innych zaburzeń grawitacyjnych, takich jak punkty Lagrange'a, lub ścieżki innych ciał niebieskich, które powstrzymałyby go od utworzenia pełnego pierścienia z akrecją (coś, co jest tylko częściowo zrobione przez Japeta przecinającego pierścień Phoebe). Większość pierścieni planetarnych może być jednak wykonana z własnych materiałów planety, a następnie naturalnie podążałaby za własną rotacją, mniej więcej (w zależności od ich formowania) i ponownie zachowując moment pędu.
Pierścień Phebe jest również niezwykle ogromny, rozciągając się od wyliczonych 59 do 300 promieni Saturna (obserwowanych przez Kosmiczny Teleskop Spitzer NASA w zakresie podczerwieni między 128 a 207 promieniami Saturna, więcej można przeczytać w blogu Emily Lakdawalla ), potwierdzając to tak długo, jak długo materiały pierścienia nie osiągnęłyby prędkości ucieczki ani nie byłyby przyciągane grawitacyjnie przez inne ciało niebieskie (poza L 1punkt) nie ma też większego limitu ich wielkości. Teoretycznie, jeśli na przykład wyobrażamy sobie jakiegoś nieuczciwego brązowego karła, który nie jest związany grawitacyjnie z żadnym układem słonecznym i unosi się swobodnie w ośrodku międzygwiezdnym, w pobliżu żadnych gwiazd, rozmiar pierścienia byłby ograniczony jedynie własnym ciśnieniem ośrodka międzygwiezdnego. Przynajmniej dopóki brązowy karzeł w pytaniach nie zbliży się do jakiegoś silniejszego wpływu grawitacji i straci swój pierścień.
Zatem maksymalny rozmiar pierścienia byłby teoretycznie ograniczony tylko do punktu L 1 (gdzie przyciągania grawitacyjne dwóch masywnych ciał wzajemnie się znoszą). Jeśli chodzi o minimalną odległość, która zależy od wielkości cząstek, z których składa się pierścień, rozciągnięcia atmosfery planety i siły jego ciśnienia promieniowania , które negowałoby przyciąganie grawitacyjne. Dlatego trudno jest podać jakąkolwiek uczciwą minimalną wartość. Jeśli weźmiemy szybko wirującą planetę (np. Planeta karłowata Haumea) jako przykład, który wirowałby tak szybko, że faktycznie straciłby część swoich materiałów z powodu osiągnięcia prędkości ucieczki na równiku planety, a jeśli założymy, że proces ten można utrzymać przez wystarczająco długi okres, to nie ma wszelkie minimum, ponieważ dysk planetarny zasadniczo dotyka powierzchni planety. W końcu planeta straci wiele własnego obrotu, podobnie jak szybko obracająca się łyżwiarka figurowa, rozciągając ramiona, przesuwając część swojej masy na większy promień, a planeta przestanie uzupełniać materiały dysku.