WikiDer > Вулканоид

Vulcanoid
Схожие по звучанию термины см. Вулканит (значения).
Впечатление художника от вулканоида

В вулканоиды площадь гипотетический население астероиды что на орбите солнце в динамически устойчивой зоне внутри орбиты планеты Меркурий. Они названы в честь гипотетической планеты. Вулкан, существование которой было опровергнуто в 1915 г. с появлением общая теория относительности. Пока никаких вулканоидов не обнаружено, и пока не ясно, существуют ли они.

Если бы они действительно существовали, вулканоиды могли бы легко ускользнуть от обнаружения, потому что они были бы очень маленькими и находились рядом с яркими бликами Солнца. Из-за их близости к Солнцу поиски с земли можно проводить только во время сумерек или солнечных затмений. Любые вулканоиды должны иметь диаметр примерно от 100 метров (330 футов) до 6 километров (3,7 мили) и, вероятно, располагаться на почти круговых орбитах около внешнего края гравитационно-стабильной зоны.

Вулканоиды, если они будут обнаружены, могут предоставить ученым материал из первого периода формирование планеты, а также понимание условий, преобладающих в начале Солнечная система. Хотя было обнаружено, что все остальные гравитационно-стабильные области Солнечной системы содержат объекты, негравитационные силы (такие как Эффект Ярковского) или влияние мигрирующая планета на ранних стадиях развития Солнечной системы, возможно, истощили эту область любых астероидов, которые могли там находиться.

История и наблюдения

Небесные тела внутри орбиты Меркурия выдвигались и искались на протяжении столетий. Немецкий астроном Кристоф Шайнер думал, что видел маленькие тела, проходящие перед Солнцем в 1611 году, но позже было показано, что это солнечные пятна.[1] В 1850-х годах Урбен Леверье провел подробные расчеты орбиты Меркурия и обнаружил небольшое несоответствие в прецессия перигелия от прогнозируемых значений. Он предположил, что гравитационное влияние маленькой планеты или кольца астероидов в пределах орбиты Меркурия могло бы объяснить отклонение. Вскоре после этого астроном-любитель назвал Эдмон Лескарбо утверждал, что видел планету, предложенную Леверье транзит солнце. Новую планету быстро назвали Вулкан но больше никогда его не видели, а аномальное поведение орбиты Меркурия объяснялось Эйнштейнс общая теория относительности в 1915 году. Вулканоиды получили свое название от этой гипотетической планеты.[2] То, что увидел Лескарбо, вероятно, было еще одним пятном.[3]

Всего солнечное затмение. Эти события дают возможность искать вулканоиды с земли.

Вулканоиды, если бы они существовали, было бы трудно обнаружить из-за сильной яркости ближайшего Солнца.[4] и наземные поиски могут проводиться только в сумерках или во время солнечные затмения.[5] Несколько поисков во время затмений было проведено в начале 1900-х гг.[6] который не обнаружил никаких вулканоидов, и наблюдения во время затмений остаются обычным методом поиска.[7] Обычные телескопы не могут быть использованы для их поиска, потому что близлежащее Солнце может повредить их оптику.[8]

В 1998 году астрономы проанализировали данные SOHO космический корабль ЛАСКО инструмент, который представляет собой набор из трех коронографы. Данные, полученные с января по май того же года, не показали вулканоидов ярче, чем величина 7. Это соответствует диаметру около 60 километров (37 миль), если предположить, что астероиды имеют альбедо похож на Меркурия. В частности, большой планетоид на расстоянии 0,18 а.е., предсказанный теорией шкала относительности, был исключен.[9]

Более поздние попытки обнаружить вулканоиды включали использование астрономического оборудования, несмотря на помехи от Атмосфера Земли, на высоты, где сумеречное небо темнее и чище, чем на земле.[10] В 2000 году планетолог Алан Стерн выполнены исследования зоны вулканоидов с помощью Локхид U-2 самолет-шпион. Полеты проводились на высоте 21 300 метров (69 900 футов) в сумерках.[11] В 2002 году он и Дэн Дурда провели аналогичные наблюдения на F-18 истребитель. Совершили три полета над Пустыня Мохаве на высоте 15 000 метров (49 000 футов) и проводил наблюдения с помощью Юго-западной универсальной системы съемки с воздуха (SWUIS-A).[12]

Даже на этих высотах атмосфера все еще присутствует и может мешать поиску вулканоидов. В 2004 г. суборбитальный космический полет была предпринята попытка получить камеру над атмосферой Земли. А Черный Брант ракета была запущена из Белые пески, Нью-Мексико16 января с мощной камерой VulCam[13] на десятиминутном полете.[4] Этот полет достиг высоты 274000 метров (899000 футов).[13] и снял более 50 000 изображений. Ни на одном из изображений не было обнаружено вулканоидов, но были технические проблемы.[4]

Поиски двух НАСА СТЕРЕО данные космического корабля не смогли обнаружить вулканоидные астероиды.[14] Сомнительно, что существуют вулканоиды диаметром более 5,7 км (3,5 мили).[14]

В МЕССЕНДЖЕР Космический зонд сделал несколько снимков внешних областей зоны вулканоидов; однако его возможности были ограничены, потому что его инструменты нужно было всегда направлять от Солнца, чтобы избежать повреждений.[15][16] Однако до своей кончины в 2015 году аппарат не смог предоставить существенных доказательств наличия вулканоидов.

Орбита

Вулканоид - это астероид на стабильной орбите с большая полуось меньше, чем у Меркурия (т.е. 0,387Австралия).[7][17] Сюда не входят такие объекты, как солнечные кометы, которые, хотя и имеют перигелия внутри орбиты Меркурия имеют гораздо большие полуоси.[7]

Зона, представленная оранжевой областью, в которой могут существовать вулканоиды, по сравнению с орбитами Меркурий, Венера и земной шар

Считается, что вулканоиды существуют в гравитационно стабильной полосе внутри орбиты Меркурия на расстояниях 0,06–0,21 а.е. от Земли. солнце.[18] Все остальные столь же стабильные регионы в Солнечная система были обнаружены предметы,[8] хотя негравитационные силы, такие как радиационное давление,[9] Пойнтинг – Робертсон дрэг[18] и Эффект Ярковского[5] возможно, истощили область вулканоидов от исходного содержимого. Может остаться не более 300–900 вулканоидов с радиусом более 1 км (0,62 мили), если таковые имеются.[19] Исследование 2020 года показало, что Эффект Ярковского – О'Кифа – Радзиевского – Пэддака. достаточно силен, чтобы разрушить гипотетические вулканоиды размером до 100 км в радиусе во времени, намного меньшем, чем возраст Солнечной системы; Было обнаружено, что потенциальные вулканоидные астероиды неуклонно раскручиваются эффектом YORP до тех пор, пока они не расщепляются с вращением на более мелкие тела, что происходит неоднократно, пока обломки не станут достаточно маленькими, чтобы их вытолкнули из области вулканоидов под действием эффекта Ярковского; это могло бы объяснить, почему не наблюдались вулканоиды. [20] Гравитационная стабильность зоны вулканоидов частично связана с тем, что есть только одна соседняя планета. В этом отношении его можно сравнить с Пояс Койпера.[18]Внешний край зоны вулканоида находится примерно в 0,21 а.е. от Солнца. Объекты более удаленные, чем это, нестабильны из-за взаимодействия с Меркурием и будут нарушены Пересечение Меркурия орбиты в масштабе времени порядка 100 миллионов лет.[18] Внутренний край четко не очерчен: объекты ближе 0,06 а.е. особенно подвержены сопротивлению Пойнтинга – Робертсона и эффекту Ярковского.[18] и даже до 0,09 а.е. вулканоиды будут иметь температуру 1000K или более, который достаточно горячий для испарения горные породы стать ограничивающим фактором в их жизни.[21]

Максимально возможный объем вулканоидной зоны очень мал по сравнению с объемом пояс астероидов.[21] Столкновения между объектами в зоне вулканоидов будут частыми и очень энергичными, что приведет к разрушению объектов. Наиболее благоприятное место для вулканоидов - это, вероятно, круговые орбиты у внешнего края зоны вулканоидов.[22] Вулканоиды вряд ли будут наклонности более чем на 10 ° к эклиптика.[7][18] Меркурий трояны, астероиды в ловушке Меркурия Точки Лагранжа, также возможны.[23]

Физические характеристики

Любые существующие вулканоиды должны быть относительно небольшими. Предыдущие поиски, особенно из СТЕРЕО космический корабль, исключите астероиды диаметром более 6 километров (3,7 мили).[14] Минимальный размер - около 100 метров (330 футов);[18] частицы размером менее 0,2мкм сильно отталкиваются радиационным давлением, и объекты размером менее 70 м будут втягиваться в Солнце Пойнтинг – Робертсон дрэг.[9] Предполагается, что между этими верхними и нижними пределами возможна популяция астероидов диаметром от 1 км (0,62 мили) до 6 км (3,7 мили).[10] Они были бы достаточно горячими, чтобы раскалиться докрасна.[17]

Считается, что вулканоиды будут очень богаты элементы с высоким температура плавления, такие как утюг и никель. Они вряд ли будут обладать реголит потому что такой фрагментированный материал нагревается и остывает быстрее, и на него сильнее влияет Эффект Ярковского, чем твердая порода.[5] Вулканоиды, вероятно, похожи на Меркурий по цвету и альбедо,[7] и может содержать материал, оставшийся с самых ранних стадий формирования Солнечной системы.[12]

Есть свидетельства того, что Меркурий был поражен большим объектом относительно поздно в своем развитии.[5] столкновение, которое сорвало большую часть коры и мантии Меркурия,[16] и объясняя тонкость Меркьюри мантия по сравнению с мантией других планеты земной группы. Если такое столкновение произойдет, большая часть образовавшихся обломков все еще может вращаться вокруг Солнца в зоне вулканоидов.[13]

Значимость

Вулканоиды, будучи совершенно новым классом небесных тел, были бы интересны сами по себе,[23] но выяснение того, существуют они или нет, дало бы понимание формирование и эволюция Солнечной системы. Если они существуют, они могут содержать материал, оставшийся с самого раннего периода формирования планет,[12] и помочь определить условия, при которых планеты земной группы, особенно Меркурий.[23] В частности, если вулканоиды существовали или действительно существовали в прошлом, они представляли бы дополнительную популяцию ударников, которые не затронули ни одну другую планету, кроме Меркурия,[16] заставляя поверхность этой планеты казаться старше, чем она есть на самом деле.[23] Если окажется, что вулканоидов не существует, это наложит другие ограничения на формирование планет.[23] и предполагают, что во внутренней части Солнечной системы работали другие процессы, такие как планетарная миграция расчистка территории.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дробышевский, Э. М. (1992). «Ударный лавинный выброс силикатов из ртути и эволюция системы Меркурий / Венера». Советская Астр. 36 (4): 436–443. Bibcode:1992Сва .... 36..436Д.
  2. ^ Standage, Том (2000). Файл Нептуна. Хармондсворт, Миддлсекс, Англия: Аллен Лейн, Penguin Press. С. 144–149. ISBN 0-7139-9472-X.
  3. ^ Миллер, Рон (2002). Внесолнечные планеты. Книги двадцать первого века. п. 14. ISBN 978-0-7613-2354-9.
  4. ^ а б c «Вулканоиды». Планетарное общество. Архивировано из оригинал на 2009-01-08. Получено 2008-12-25.
  5. ^ а б c d Плотва, Джон (2002). "Истребитель охотится за" вулканоидными "астероидами". Национальная география Новости. Получено 2008-12-24.
  6. ^ Кэмпбелл, W.W .; Трамплер, Р. (1923). «Поиск интраммеркуриальных объектов». Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 35 (206): 214. Bibcode:1923PASP ... 35..214C. Дои:10.1086/123310.
  7. ^ а б c d е "FAQ: Вулканоидные астероиды". vulcanoid.org. 2005. Архивировано с оригинал 24 июля 2008 г.. Получено 2008-12-27.
  8. ^ а б Бритт, Роберт Рой (2004). «Поиск вулканоидов достигает новых высот». Space.com. Получено 2008-12-25.
  9. ^ а б c Шумахер, G .; Гей, Дж. (2001). «Попытка обнаружить вулканоиды с помощью изображений SOHO / LASCO». Астрономия и астрофизика. 368 (3): 1108–1114. Bibcode:2001A & A ... 368.1108S. Дои:10.1051/0004-6361:20000356.
  10. ^ а б Уайтхаус, Дэвид (2002-06-27). «Вулкан в сумеречной зоне». Новости BBC. Получено 2008-12-25.
  11. ^ Дэвид, Леонард (2000). "Astronomers Eye 'Twilight Zone' Поиск вулканоидов". Space.com. Архивировано из оригинал 24 июля 2008 г.. Получено 2008-12-25.
  12. ^ а б c «НАСА Драйден, Юго-западный исследовательский институт по поиску вулканоидов». НАСА. 2002 г.. Получено 2008-12-25.
  13. ^ а б c Александр, Амир (2004). "Маленький, слабый и неуловимый: поиск вулканоидов". Планетарное общество. Архивировано из оригинал на 2008-10-11. Получено 2008-12-25.
  14. ^ а б c Steffl, A.J .; Каннингем, Н. Дж .; Shinn, A. B .; Стерн, С. А. (2013). «Поиск вулканоидов с помощью гелиосферного тепловизора STEREO». Икар. 233 (1): 48–56. arXiv:1301.3804. Bibcode:2013Icar..223 ... 48S. Дои:10.1016 / j.icarus.2012.11.031.
  15. ^ Чой, Чарльз К. (2008). "Непреходящие тайны Меркурия". Space.com. Получено 2008-12-25.
  16. ^ а б c Chapman, C.R .; Merline, W.J .; Solomon, S.C .; Head, J.W. III; Стром, Р. (2008). "Первый МЕССЕНДЖЕР Взгляд на раннюю историю образования кратеров Меркурия » (PDF). Лунно-планетарный институт. Получено 2008-12-26. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ а б Нолл, Лэндон Курт (2007). «Поиск вулканоидов во время солнечного затмения». Получено 2008-12-24.
  18. ^ а б c d е ж грамм час Эванс, Н. Вин; Табачник, Серж (1999). «Возможные долгоживущие пояса астероидов во внутренней Солнечной системе». Природа. 399 (6731): 41–43. arXiv:Astro-ph / 9905067. Bibcode:1999Натура.399 ... 41E. Дои:10.1038/19919.
  19. ^ Вокроухлицкий, Давид; Фаринелла, Паоло; Боттке, Уильям Ф. младший (2000). «Истощение предполагаемой популяции вулканоидов за счет эффекта Ярковского». Икар. 148 (1): 147–152. Bibcode:2000Icar..148..147V. Дои:10.1006 / icar.2000.6468.
  20. ^ https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020AAS...23527701C/abstract
  21. ^ а б Льюис, Джон С. (2004). Физика и химия Солнечной системы. Академическая пресса. п. 409. ISBN 978-0-12-446744-6.
  22. ^ Stern, S.A .; Дурда, Д. (2000). «Коллизионная эволюция в районе вулканоидов: последствия для современных ограничений населения». Икар. 143 (2): 360. arXiv:Astro-ph / 9911249. Bibcode:2000Icar..143..360S. Дои:10.1006 / icar.1999.6263.
  23. ^ а б c d е Campins, H .; Дэвис, Д. Р .; Weidenschilling, S.J .; Маги, М. (1996). «В поисках вулканоидов». Завершение инвентаризации Солнечной системы, Труды конференции Астрономического общества Тихоокеанского региона. 107: 85–96. Bibcode:1996ASPC..107 ... 85C.