Czy gdyby taka asteroida leciała w naszym kierunku, ale coś by się takiego wydarzyło, że ona by się zaczęła kręcić dookoła Ziemi i weszła na naszą orbitę i zostałaby nowym księżycem, mogłoby tak być?
Dr Rożek przywołał przykłady z historii (choć akurat innych planet i ich księżyców), zaproponował model obrusowy i powiązał możliwość wejścia na orbitę z prędkością:
Jeżeli prędkość jest dobrana odpowiednio, to tak, to jest możliwe
To faktycznie jest możliwe, warto jednak zaznaczyć, że wymaga bardzo mało prawdopodobnych zbiegów okoliczności i w naszym, już uformowanym i przez to nieco pustawym Układzie Słonecznym, zdarza się niezwykle rzadko.
Najprostszy (w analizie) przypadek jest w zasadzie najtrudniejszy (we wchodzeniu na orbitę). Mowa o samotnej gwieździe lub planecie (są takie i niełatwo takimi być przestaną).
Asteroida lecąca z zewnątrz, czyli nie będąca wcześniej na orbicie, może poruszać się po prostej:
ale to skrajny przypadek, bardzo mało prawdopodobny. Prawie zawsze (słowo „prawie” jest tu użyte w sensie matematycznym) jej tor będzie hiperbolą:
ewentualnie parabolą, ale to też szczególny przypadek.
W każdym razie nasza asteroida uderzy w samotne ciało albo je minie i będzie się oddalać po krzywej, która będzie lustrzanym odbiciem tej po której się przybliżała (to bardzo ważna cecha takich trajektorii).
Tymczasem orbitowanie, czyli cykliczny ruch wokół przyciągającego grawitacyjnie ciała, odbywa się po elipsach, choćby bardzo wydłużonych, ale elipsach:
Żeby asteroida poruszająca się po hiperboli weszła na orbitę eliptyczną wokół gwiazdy (np. Słońca) lub planety (np. Ziemi), konieczna jest interakcja z jeszcze jednym ciałem. Może dojść do zderzenia:
lub do oddziaływania grawitacyjnego:
Zderzenia w dzisiejszym Układzie Słonecznym są bardzo mało prawdopodobne (po miliardach lat jest tu już dosyć pusto), za to dają one większą szanse na trwałe wejście na orbitę. Do odpowiedniego odchylenia toru asteroidy potrzebne jest ciało o dużej masie. Do tego nieźle nadaje się Jowisz, największa planeta naszego układu. Problem w tym, że nowa orbita przechwyconej w ten sposób asteroidy będzie przebiegać wystarczająco blisko orbity Jowisza, żeby przy kolejnych okrążeniach Słońca znów się do niego zbliżyć i znów zmienić (może nawet na nową orbitę hiperboliczną i opuścić Układ Słoneczny). Poza tym grawitacja Jowisza i tak nie wprowadzi asteroidy na orbitę wokół Ziemi. Do tego mógłby się przyczynić Księżyc, jest on jednak za lekki, żeby odpowiednio zmienić tor ciała spoza Układu (one, bez względu na to, z którego kierunku lecą i jaką miały prędkość początkową, będą zbyt rozpędzone grawitacją Słońca i będą mijały Ziemię zbyt szybko). Możliwe jest przechwycenie asteroidy krążącej już wokół Słońca, lecz i ono najpewniej byłoby nietrwałe. Księżyc mógłby ją równie szybko z tej zabawy wyrzucić.
Wenus, a tym bardziej Merkury nie bez powodu nie mają naturalnych satelitów. Mogłyby się one pojawić właściwie tylko w wyniku zderzenia, a ich orbity nie byłyby zbyt stabilne. Obie te planety obracają się bardzo powoli, co sprawiałoby, że na skutek sił pływowych księżyce zbliżałyby się do nich i w końcu spadały lub rozpadały (podobnie jak Fobos krążący wokół Marsa wspomniany we wpisie ROSNĄCY KSIĘŻYC). Ten mechanizm słabo działa na większe odległości i nie nadaje się do sprowadzania obiektów na orbitę.
Wychodzi na to, że do kradzieży księżyca faktycznie trzeba co najmniej dwóch.
Dużo większe szanse na nowe satelity mają bardziej oddalone od Słońca planety, dzięki temu, że „ciała obce” mogą się do nich zbliżać z mniejszymi prędkościami oraz dlatego, że już mają wiele, nierzadko dosyć masywnych księżyców (z których część najprawdopodobniej została przechwycona).
Model „obrusowy” zaproponowany przez dr Rożka jest ciekawy, lecz niedoskonały ze względu na występujące na nim tarcie (gdyby nie ono, kule mogłyby się okrążać bez końca dostarczając domownikom takiej rozrywki, że zapomnieliby o jedzeniu i przykrycia stołów nie byłoby już potrzebne). Są jednak we wszechświecie zdarzenia bardziej podobne do tych z obrusów.
Przedstawione tu opisy (z elipsami i hiperbolami) są dobre dla ciał o masach typowych asteroid, księżyców, planet i Słońca. Nieco inaczej mają się sprawy w wypadku ciał bardzo lekkich i bardzo, bardzo ciężkich.
Słońce świecąc, a także emitując mnóstwo szybkich cząstek wywiera ciśnienie na oświetlone obiekty. Niewiele z tego ciśnienia robią sobie obiekty ciężkie, jednak dla tych lekkich, np. pyłu kosmicznego, nie jest to obojętne. Te siły mogą już wpłynąć na trajektorie tych drobinek. I mogą sprowadzić je na orbitę. Będzie to jednak orbita nietrwała, wciąż się zmieniająca.
W przypadku bardzo ciężkich obiektów znaczenie mają efekty relatywistyczne. Układ obiegających się ciał emituje fale grawitacyjne, w wyniku czego orbita robi się coraz bardziej ciasna. W przypadku planet obiegających Słońce dzieje się to tak powoli, że dużo, dużo prędzej Słońce przyjdzie do Ziemi (puchnąc) niż Ziemia do Słońca z tego powodu. Możemy obserwować bardzo powolne obracanie się eliptycznej orbity Merkurego między innymi z tej przyczyny, lecz i jemu nie grozi rychły upadek na Słońce. Emisja fal grawitacyjnych ma za to poważne znaczenie przy oddziaływaniu czarnych dziur. Dzięki temu mogą one wejść nawzajem na swoje orbity bez pomocy ciał trzecich, po czym zbliżać się aż do spłynięcia w jedną czarną dziurę o masie mniejszej niż suma mas przed spotkaniem. Reszta zostaje wypromieniowana w przestrzeń w postaci wspomnianych fal.
Wygląda na to, że w kosmosie niełatwo o trwały związek z zachowaniem dystansu. Raczej nie obejdzie się bez swatów lub porządnej bijatyki.
Odpowiedzi z Ziemi 