Jupiter und die Relativitätstheorie machten die Kursänderungen von Himmelskörpern verantwortlich

Wird Jupiter zum Stern? | Harald Lesch (Juni 2019).

Anonim

Im Falle von sonnennahen Sonnensystemkörpern spielen zwei wichtige Effekte eine entscheidende Rolle in der Orbitalentwicklung. Einer der Effekte stammt aus der allgemeinen Relativitätstheorie und der andere aus der Newtonschen Gravitationstheorie.

Die Vorhersage einer periodischen Verschiebung der Umlaufbahn (die in der Himmelsmechanik technisch als Präzession bezeichnet wird) von Merkur und die nachfolgende Bestätigung dieser zusätzlichen Verschiebung der Umlaufbahn von realen Beobachtungen war einer der größten Erfolge der allgemeinen Relativitätstheorie, die Einstein etwa 102 Jahre lang entwickelte vor.

Dies ist einer der wichtigen Effekte, die in sonnennahen Sonnensystemen auftreten, weil die Orbitalgeschwindigkeiten bei näherer Sonneneinstrahlung stark ansteigen und bei einer erheblichen Geschwindigkeitssteigerung relativistische Effekte wichtig werden können (Abbildung 1).

Der andere Effekt kommt von den periodischen Gravitationseinflüssen des Jupiters (in der Himmelsmechanik technisch der Kozai-Mechanismus genannt) von der Newtonschen Theorie, die die Bahn enger und enger (oder mit anderen Worten mehr und mehr elliptisch) machen und den orbitalen Körper näher bringen und näher an der Sonne nach jeder folgenden Revolution.

Diese allmählichen Gravitationseffekte von Jupiter haben zur Entstehung einiger außergewöhnlich spektakulärer Sonnenstrahlenkometen (dh Kometen, die der Sonne sehr nahe kommen und daher von unserem Planeten aus sehr hell aussehen) in der Erdgeschichte geführt.

Frühere Arbeiten in der Wissenschaft des Sonnensystems haben diese Effekte für einige Körper getrennt betrachtet, aber in unserer gegenwärtigen Studie betrachten wir die interessanten Szenarien, wenn wir die Kombination dieser beiden Effekte in den Körpern des Sonnensystems haben.

Unsere Berechnungen zeigen, dass diese periodischen Gravitationseinflüsse von Jupiter aufgrund der allgemeinen Relativitätstheorie zu schnellen Erhöhungen der Orbitalverschiebungen führen können, da die Körper nach jeder Sonnenumgehung der Sonne näher kommen. Manchmal können sich die Körper extrem nahe der Sonne nähern, was schließlich zu einer Kollision mit der Sonne führt, hervorgerufen durch diese periodischen Effekte von Jupiter.

Ein gutes Beispiel, das diese Eigenschaft in unseren Studien zeigt, ist der Kometen 96P / Machholz 1, der sich einer schnellen Sonne nähert und in etwa 9.000 Jahren von der Sonne in die Sonne fällt.

Während der letzten Reise kurz vor der Kollision mit der Sonne stellen wir fest, dass die Orbitalverschiebungen aufgrund der allgemeinen Relativität etwa das 60-fache der Umlaufbahn von Merkur erreichen können, was im Kontext der beobachteten Sonnensystemkörper einen Rekordwert darstellt weit.

Darüber hinaus erfährt der Komet aufgrund der systematischen Gravitationseffekte von Jupiter eine Umkehr seiner Referenzorbitalrichtung (in der Himmelsmechanik technisch als Neigungsflip bezeichnet).

Unsere Studie zeigt zum ersten Mal ein Beispiel für einen Sonnensystemkörper, der all diese zuvor erwähnten Effekte und Eigenschaften übersichtlich aufzeigt. Dies macht diese Studie neu und einzigartig im Vergleich zu früheren Weltraumstudien ähnlicher Objekte des Sonnensystems.

Darüber hinaus haben wir herausgefunden, dass die Kombination beider oben genannten Effekte wichtige Konsequenzen im Bereich der Auswirkungsstudien auf der Erde von kleinen Sonnensystemkörpern hat. Unsere Berechnungen zeigen, dass selbst eine kleine Verschiebung der Orbitale aufgrund der allgemeinen Relativitätstheorie den Abstand der nächsten Umlaufbahn zwischen dem Körper des Sonnensystems und der Erde stark variieren kann.

Jupiters periodische Effekte können die allgemeinen relativistischen Effekte in einigen Umlaufbahnen des Sonnensystems verstärken. Dies führt zu engen Annäherungsszenarien zwischen sich deutlich verändernden Sonnensystemkörpern.

Dies wiederum spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung und Bewertung von Langzeit-Bedrohungsschätzungen auf der Erde, die interessante und bemerkenswerte Merkmale wie Krater und Meteorsturm auf unserer Erde erzeugen können.

Unser Planet wurde während seiner gesamten Orbitalgeschichte mit verschiedenen Sonnensystemkörpern unterschiedlicher Größe bombardiert (Abbildung 2) und diese Signaturen in Form von Kratern sind ein entscheidendes Werkzeug, um die Evolution und Dynamik unserer Erde zu verstehen (was das Schwerpunktthema von CEED basiert auf UiO).

Die modernen teleskopischen Vermessungen durchleuchten den Himmel kontinuierlich, um Objekte des Sonnensystems zu finden, die möglicherweise der Erde sehr nahe kommen und in Zukunft zu einer Bedrohung für unsere Erde werden könnten.

Die heutigen präzisen Beobachtungen, unterstützt durch große Teleskope in verschiedenen Teilen der Welt, und detaillierte theoretische Berechnungen, ergänzt durch Supercomputing-Einrichtungen (wie USIT-NOTUR-Rechencluster), zielen darauf ab, bessere Modelle im Kontext von kurz- und langfristigen Impact-Hazard-Studien zur Erde zu entwickeln ein sicherer Ort im größeren Bild unserer Existenz.

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