Stabile Umlaufbahn um Asteroiden?

Hallo zusammen,

wieso sind solche Systeme wie unten im Bild eigentlich stabil?

Schaut man bei solchen Asteroid Zweifachsystemen auf den Mutterkörper fällt auf, dass diese oft sehr Unregelmäßig geformt sind.



Hier zu sehen der Asteroid Ida mit seinem kleinen Mond Dactyl:



Ida ist mit ihren 59,8 × 25,4 × 18,6 km Durchmesser extrem unregelmäßig geformt. Der kleine Mond Dactyl der Ida in nur durchschnittlich 108 Km umkreist muss dadurch ja extreme Schwankungen im Gravitationsfeld hinnehmen, je nachdem ob die Lange oder die Schmale Seite von Ida gerade auf Dactyl ausgerichtet ist.
Geht man davon aus dass der kleine Mond Ida schon seit mehreren Millionen Jahren umkreist, scheint seine Bahn ja erstaunlich Stabil zu sein.

Beim Asteroiden Eugenia ist es sogar noch erstaunlicher. Der Brocken mit Abmessungen von 232 × 193 × 161 km hat sogar zwei Monde, wo der äußere Mond eine beinahe Kreisförmige Umlaufbahn mit einer Bahnexzentrizität von nur 0,002 aufweist, was einen Abstand von 1167 bzw. 1162 Km ausmacht, also nur 5 Km Unterschied.

Normalerweise würde ich annehmen, dass die Bahn der Monde über die Jahre immer chaotischer werden müsste, bis der Mond abstürzt oder abhanden kommt. Je unregelmäßiger der Hauptkörper desto schneller müsste das passieren.
Schwerefeldmessungen bei der Erde werden ja auch durch die Ablenkung einer Sonde von ihrer eigentlichen Umlaufbahn gemessen, wobei hier die Unterschiede ja deutlich weniger ausgeprägt sind.

Bei Wiki steht ganz unten, unter Erforschung:

Seit der Entdeckung von Dactyl, der bereits beim zweiten Vorbeiflug an einem Asteroiden entdeckt wurde, wird davon ausgegangen, dass Asteroidenmonde kein ungewöhnliches Phänomen im Asteroidengürtel sind.

Wikipedia: Dactyl (Mond)

Bei dem Bild von der selben Seite wird anscheinend auch nur geschätzt wie die Umlaufbahn sein könnte



Ob der Abstand von Mond zu Asteroid(Schwerpunkt) stabil ist? Da fliegt doch noch viel anderes Gestein rum.

Hi @Spiegelschild

Spiegelschild schrieb:Ob der Abstand von Mond zu Asteroid(Schwerpunkt) stabil ist? Da fliegt doch noch viel anderes Gestein rum.

Man vermutet ja das Asteroidenmonde nicht eingefangen werden, sondern durch Kollisionen enstehen, da einem Asteroiden in der Regel die nötige Masse fehlt um Brocken aus ihrer Flugbahn heraus dauerhaft zu binden.

Wenn der Mond durch Kollision entstanden ist, kann er auch durch andere Asteroiden wieder entrissen werden. Wie oft es im Asteroidengürtel zu Begegnungen kommt weiß ich nicht, aber da vergehen im Schnitt sicherlich einige Millionen Jahre bis ein ausreichend großer Brocken mal vorbei schaut.

Mir ging es ja um die Stabilität des Systems an sich, erstmal soweit frei von äußeren Kräften. Laut Wiki braucht Ida 4 Stunden und 38 Minuten für eine Umdrehung in dieser Zeit ändert sich ja die Gravitation für Dactyl beständig wegen der Unregelmäßigen Form. Dieser braucht etwa eineinhalb Tage für einen Umlauf, die beiden ist damit auch nicht Synchron zueinander.

SagittariusB schrieb:Mir ging es ja um die Stabilität des Systems an sich, erstmal soweit frei von äußeren Kräften. Laut Wiki braucht Ida 4 Stunden und 38 Minuten für eine Umdrehung in dieser Zeit ändert sich ja die Gravitation für Dactyl beständig wegen der Unregelmäßigen Form. Dieser braucht etwa eineinhalb Tage für einen Umlauf, die beiden ist damit auch nicht Synchron zueinander.

Kann das vielleicht sein das Dacryl (Mond) gelegentlich mich dem Asteroid kollidiert?

Die unregelmäßige Form von Ida und die ungleiche Gravitationswirkung dadurch auf den Mond scheinen ja ein Zeichen dafür zu sein das es keine stabile Umlaufbahn gibt.
Ist die Gravitationswirkung den wirklich von der Form abhängig oder nicht vom mittleren Schwerpunkt des Asteroiden @SagittariusB ?
Ich weiß das nicht


Vermutlich ist bei einer Kollision die Gravitation dafür verantwortlich das der Mond sich nicht dauerhaft vom Asteroid entfernt.

SagittariusB schrieb:Wie oft es im Asteroidengürtel zu Begegnungen kommt weiß ich nicht, aber da vergehen im Schnitt sicherlich einige Millionen Jahre bis ein ausreichend großer Brocken mal vorbei schaut.

Kann ich mir auch Vorstellen das der Mond schon millionen Jahre bei ihm ist oder nur paar tausend Jahre.
Aber eine Kollision nimmt ja auch Bewegungskraft.
Da müsste der doch irgendwann einfach auf dem Asteroiden liegen oder nicht?
Andererseits dreht sich ja der Asteroid in sich.
Schwierig aber so könnte er den Mond sozusagen immer wieder anstoßen und abstoßen.

Ist vielleicht Zufall das der Mond recht kugelförmig ist.
Wäre aber ein Anzeichen dafür das es regelmäßig zu Zusammenstößen kommen könnte.
Der wäre so abgerundet worden mit der Zeit.
Ist aber nur eine Vermutung.

Wikipedia sagt dazu

Lange Zeit nahm man an, dass es zwischen Mars und Jupiter einmal einen kleinen Planeten gegeben haben müsse. Man nannte ihn Phaeton. Dieser sei dann mit einem größeren Asteroiden zusammengestoßen, wodurch er in viele Stücke zerrissen worden sei.

Heute hingegen folgen die meisten Wissenschaftler einer anderen Hypothese. Demnach ist der Asteroidengürtel gleichzeitig mit dem restlichen Sonnensystem aus einem präsolaren Urnebel hervorgegangen. Wegen der Schwerkraft des Jupiters konnten die Moleküle jedoch nicht zu einem Planeten zusammenwachsen.

Wikipedia: Asteroidengürtel

Der Jupiter wird vermutlich diesen Asteroidengürtel weiterhin beeinflussen.
Dadurch werden die immer etwas in Bewegung gehalten untereinander.
Etwas bildlich dargestellt so als ob der Jupiter ständig die Asteroiden mit seiner Gravitation umrührt und sie so untereinander auch bewegt.
Der Jupiter bewegt sich ja auch und deshalb die unregelmäßige Gravitationswirkung.

Also Millionen Jahre kann ich mir auch vorstellen
das der Mond schon beim Asteroiden ist, aber im annähernd milliarden Jahr Bereich halte ich für unwahrscheinlich.
Wenn es wirklich zu Zusammenstößen kommt wäre der Mond ja sozusagen schon längst abgeschliffen.
Ich weiß es nicht. Gibt es denn da aktuell geplante Missionen die das genauer untersuchen sollen?

Spiegelschild schrieb:Ist die Gravitationswirkung den wirklich von der Form abhängig oder nicht vom mittleren Schwerpunkt des Asteroiden @SagittariusB ?
Ich weiß das nicht

Genau das hab ich mich auch gefragt. Je weiter der Mond von seinem Mutterkörper entfernt ist desto stärker sollten die gravitativen Unregelmäßigkeiten "verschwimmen". Ob die 108 Km da schon ausreichen weiß ich nicht.
Ich könnte mir auch vorstellen, dass die Umlaufbahn eine Art rhythmische Wellenbewegung durchläuft quasi im Zickzack, oder das Ida schnell genug rotiert damit sich die Kräfte gegenseitig aufheben.

Schaut man sich aber Eugenia an die ich oben im Einleitungspost schon näher beschrieben hab, dann gibt es auch Monde mit beinahe perfekt Kreisförmiger Umlaufbahn.

Wikipedia: Petit-Prince (Mond)#:~:text=Petit-Prince ist der größere,der Erde aus entdeckte Asteroidenmond.

Spiegelschild schrieb:Da müsste der doch irgendwann einfach auf dem Asteroiden liegen oder nicht?

Gibt ja solche Körper wo man vermutet, dass zwei Brocken kollidiert und dann einfach zusammen geblieben sind, so wie bei dem hier:

Wikipedia: (486958) Arrokoth

Leider kann ich keine grafische Darstellung finden
zu einem ungleichmäßigen Körper wie dem Asteroid.
Gravitation geht ja von jeder Masse, jedem Punkt der
Masse hat aus. So gewiss auch von jedem Atom des Asteroiden.
Da dieser Asteroid ja keine annähernd gleiche Form hat liegt es vermutlich nahe das die Gravitation nicht punktförmig bzw gleichmäßig (z.B. Kugel) vom Mittelpunkt aus/um einen Körper wirkt. Hängt ja auch von der Masseverteilung im Körper ab.
Das macht sie ja sowieso nicht punktförmig vom Schwerpunkt. Muss mich da entschuldigen wegen dem unpassenden Beispiel.
Bei dem (vereinfacht länglichen) Asteroid stelle ich mir eine ovale Gravitationswirkung um den Asteroid vor. Das ist nicht wissenschaftlich doch ich vermute das deshalb auch keine gleichmäßige Umlaufbahn des Mondes möglich wäre, mal ganz abgesehen von der Nähe zum Asteroiden.

Eine stabile Umlaufbahn hängt nach meinem Verständnis davon ab ob die Beeinflussung des Asteroiden auf den Mond und umgekehrt, auch auf Dauer im Durchschnitt gleich sind. Stabil bedeutet ja nicht annähernd rund sondern eine zum Beispiel ovale Umlaufbahn die aber auf dauerhaft gleich bleibt und sich weder entfernt oder näher kommt. Unser Mond entfernt sich ja auch 4cm im Jahr nur eben nicht so das er in 5 Millionen Jahren nicht mehr da wäre. Stabil ist also nicht mal unser Mond und ich bezweifle ob der Mond des Asteroiden stabiler ist.

Dieser Mond Dactyl dreht sich ja wie in dem Bild oben möglicherweise so nahe am Asteroiden das es fast zu einer Kollision kommen könnte.
Wenn man annimmt das der Asteroid wegen seiner unregelmäßigen Form auch eine unregelmäßige Anziehung auf den Mond abgibt, da er ja immer eine andere Position zum Mond beim Vorbeiflug hat, liegt wie ich finde nahe das die Umlaufbahn instabil ist wegen der unterschiedlichen Winkel der Gravitation die auf den Mond wirken.

Zum einen wegen der ungleichen Gravitationsbeeinflussung an unterschiedlichen Punkten je nach Ort der Oberfläche trotz gleicher Masse des Asteroiden und zum anderen wegen der Nähe zum Asteroiden eine immer ungleichmäßige Beeinflussung an der Oberfläche des Asteroiden auf den Mond je näher der Mond am Asteroid vorbeifliegt in meiner Vorstellung.

Das ist nur eine Einschätzung und kann ich leider
wie gesagt nicht mal durch eine Grafik zeigen.
Da finde ich nichts Passendes.
Es gibt Grafiken/Darstellungen zu zwei aneinanderliegenden Objekten oder Asteroiden aber das scheint ungeeignet um es mit einem Asteroiden gleichzusetzen.

Eine stabile Umlaufbahn wäre wohl denkbar umso weiter der Mond vom Asteroid entfernt wäre. Kann ich mir nur nicht vorstellen außer der Asteroid würde dem Mond immer die selbe Seite zeigen. Die Zahlen sagen aber was anderes

SagittariusB schrieb:. Laut Wiki braucht Ida 4 Stunden und 38 Minuten für eine Umdrehung in dieser Zeit ändert sich ja die Gravitation für Dactyl beständig wegen der Unregelmäßigen Form. Dieser braucht etwa eineinhalb Tage für einen Umlauf, die beiden ist damit auch nicht Synchron zueinander

Da fehlen einfach bessere Daten um das genau zu sagen.
Wenn wie du @SagittariusB vermutest alle paar millionen Jahre ein ähnlich großer Asteroid den Ida streift könnte das den Mond wohl je nach Nähe aus seiner stabilen Umlaufbahn werfen sofern eine stabile denkbar ist

Hat nicht irgend ein Leser oder Mitglied detailliertes
Wissen über Gravitationswirkungen ungleichmäßiger
Körper? Das wäre wirklich hilfreich.

Zu der Annahme das der Mond eines Tages auf dem Asteroid liegen bleibt konnte ich ein gutes animiertes Beispielbild eines anderen
Asteroiden(Itokawa) finden.




https://www.vulkane.net/earthview/asteroiden.html

Es handelt sich bei dem Bild nur um ein Screenshotausschnitt aus dem Video
und das Video ist nur eine Animation der Webseite
Das ist nicht seriös, bitte das zu entschuldigen.
Es dient nur als Idee wie es sein könnte in Zukunft.

Ich glaube auf lange Sicht wird der Mond sofern er
nicht doch eine stabile Umlaufbahn hat, ein Teil des
Asteroiden und ebnet sich dann dort als kleiner Hügel mit der Zeit ein abgesehen vorbeifliegende Asteroiden verhindern das.
Stichhaltig ist das auf keinen Fall aber ich tendiere
dazu hier keine stabile Umlaufbahn zu vermuten.

Eine stabile wäre auch möglich doch bei vorbeifliegenden Asteroiden die in millionen Jahre Abständen diesen beeinflussen, kann eine stabile Umlaufbahn auf die nächsten milliarden Jahre als überhaupt möglich in Frage gestellt werden, so zumindest meiner Einschätzung nach.

Weiß nicht, ich halte eine dauerhaft stabile Umlaufbahn für unwahrscheinlich.