Ist es möglich, dass Planetenringe senkrecht (oder nahezu senkrecht) zur Umlaufbahn des Planeten um den Wirtsstern stehen?
Ist es möglich, dass Planetenringe senkrecht (oder nahezu senkrecht) zur Umlaufbahn des Planeten um den Wirtsstern stehen?
Antworten
Ja, die Ebene der Ringe des Uranus befindet sich in einem Winkel von etwa 98 Grad zur Ebene seiner Umlaufbahn um die Sonne.
Dies bedeutet, dass das Ringsystem zweimal pro Umlaufbahn wie in Ihrem Bild aussieht. Während der Planet die Sonne umkreist, werden die Ringe, obwohl sie immer noch um 98 Grad zur Orbitalebene geneigt sind, von der Sonne aus gesehen allmählich "frontal". Dies geschieht etwa eine viertel Umlaufzeit nach der im Bild dargestellten Konfiguration. Dann, ein weiteres Viertel einer Umlaufzeit später, befindet sich Uranus auf der anderen Seite der Sonne, wobei die Ringe jedoch wie gezeigt geneigt sind.
Ich habe ein paar Animationen gepostet, nur um sicherzugehen :) Das Bild ist hoffentlich offensichtlich nicht maßstabsgetreu.
Das ist möglich:
und ist in der Tat nicht weit von dem, was Uranus tut.
Die obige Animation wurde mit Mathematica erstellt. Die Kamera befindet sich über der Ebene der Umlaufbahn des Planeten, jedoch nicht direkt über dem Stern. Die Ringe stehen senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn. Da die Kamera nicht in der Mitte ist, sehen wir ein wenig von der Seite der Ringe. Da sich die Kamera in einem endlichen Abstand befindet, variiert der Winkel zwischen der Ebene der Ringe und der Sichtlinie von der Kamera entlang der Umlaufbahn.
Andererseits ist die unten gezeigte Animation physikalisch unmöglich. Die Erhaltung des Drehimpulses verbietet es:
Der Ring befindet sich auf der Ebene der Umlaufbahnen der Teilchen, aus denen der Ring besteht, und (die Richtung der Normalen von) dieser Ebene ändert sich während der Umlaufbahn des Planeten nicht. Anfangs dachte ich, dass der Ring automatisch auf der Ebene des Äquators des Planeten liegen würde. Was bei den Hauptringen des Saturn und denen von Uranus der Fall ist. Wie hier erläutert , gibt es jedoch kein physikalisches Gesetz, das dies erforderlich machen würde. Sogar Saturn hat einen dünnen schwachen Ring in einer anderen Ausrichtung.
Mein begrenztes Verständnis ist, dass der Ursprung des Rings eine Rolle spielt. Wenn ein Ring aus den Überresten eines ehemaligen Satelliten besteht, folgt er der Umlaufbahn dieses Satelliten. Wenn andererseits der Ring zusammen mit dem Planetensystem gebildet wurde oder sogar vom sich bildenden Planeten ausgestoßen wurde, fühlt es sich natürlich an, dass sich der Ring genau auf der Äquatorebene befinden sollte.
Wir brauchen einen Astronomen, um mehr Details zu geben. Nach einem Blick auf Wikipedia vermute ich, dass ein Ring auf der Äquatorialebene stabiler sein könnte. Insbesondere, wenn "Hirtenmonde" vorhanden sein müssen, um den Ring intakt zu halten. Offensichtlich neigen die Satelliten dazu, sich in der Nähe der Äquatorialebene des Mutterplaneten zu befinden. Könnte die Schwerkraft der verbleibenden Satelliten einen Ring in einer anderen Ausrichtung stärker stören, was bedeutet, dass er nicht lange dauern würde?