È possibile che gli anelli planetari siano perpendicolari (o quasi perpendicolari) all'orbita del pianeta attorno alla stella ospite?

Question

È possibile che gli anelli planetari siano perpendicolari (o quasi perpendicolari) all'orbita del pianeta attorno alla stella ospite?

Answer 1

Sì, il piano degli anelli di Urano si trova a circa 98 gradi rispetto al piano della sua orbita attorno al Sole.

Ciò significa che il sistema ad anello appare come nella tua immagine due volte per orbita. Mentre il pianeta orbita attorno al Sole, gli anelli, sebbene ancora inclinati di 98 gradi rispetto al piano orbitale, diventano gradualmente "frontali" se visti dal Sole. Ciò avverrà circa un quarto di un periodo orbitale dopo la configurazione illustrata nell'immagine. Poi un altro quarto di un periodo orbitale più tardi, Urano si troverà dall'altra parte del Sole, ma con i suoi anelli inclinati come mostrato.

Answer 2

Ho pubblicato alcune animazioni, solo per essere sicuro :) L'immagine è ovviamente non in scala.

Questo è possibile:

ed è, infatti, non lontano da ciò che sta facendo Urano.

L'animazione sopra è stata prodotta utilizzando Mathematica. La telecamera si trova sopra il piano dell'orbita del pianeta, ma non direttamente sopra la stella. Gli anelli sono perpendicolari al piano dell'orbita. Poiché la fotocamera è decentrata, vediamo un po 'di lato degli anelli. Poiché la telecamera si trova a una distanza finita, l'angolo tra il piano degli anelli e la linea di vista dalla telecamera varia lungo l'orbita.

D'altra parte, l'animazione mostrata di seguito è fisicamente impossibile. La conservazione del momento angolare lo vieta:

L'anello si trova sul piano delle orbite delle particelle di cui è composto l'anello e (la direzione della normale di) questo piano non cambia durante l'orbita del pianeta. Inizialmente pensavo che l'anello si sarebbe trovato automaticamente sul piano dell'equatore del pianeta. È il caso degli anelli principali di Saturno e di Urano. Tuttavia, come spiegato qui , non esiste una legge fisica che lo renda necessario. Anche Saturno ha un anello sottile e debole con un orientamento diverso.

La mia comprensione limitata è che l'origine dell'anello gioca un ruolo. Se un anello è costituito dai resti di un ex satellite, seguirà qualunque orbita avesse quel satellite. D'altra parte, se l'anello si è formato insieme al sistema planetario, o anche espulso dal pianeta in formazione, allora sembra naturale che l'anello si trovi esattamente sul piano equatoriale.

Abbiamo bisogno di un astronomo per fornire maggiori dettagli. Dopo aver dato un'occhiata a Wikipedia ho il sospetto che un anello sul piano equatoriale possa essere più stabile. In particolare, se / quando devono essere presenti "lune pastore" per mantenere intatto l'anello. Ovviamente i satelliti tendono ad essere vicini al piano equatoriale del pianeta madre. Potrebbe essere la gravità dei rimanenti satelliti perturbare un anello in qualche altro orientamento più gravemente, il che significa che non durerebbe a lungo?