Rings are complex structures surrounding giant planets and some minor bodies in the Solar System. While some formation mechanisms could also potentially foster their existence around (regular or irregular) satellites, none of these bodies currently bear these structures. We aim to understand the underlying mechanisms that govern the potential formation, stability, and/or decay of hypothetical circumsatellital rings (CSRs), orbiting the largest moons in the Solar System. This extends to the exploration of short-term morphological features within these rings, providing insights into the ring survival time-scales and the interactions that drive their evolution. To conduct this study, we use numerical N-body simulations under the perturbing influence of the host planet and other moon companions. We found that moons with a lower Roche-to-Hill radius can preserve their rings over extended periods. Moreover, the gravitational environment in which these rings are immersed influences the system's morphological evolution, inducing gaps through the excitation of eccentricity and inclination of constituent particles. Specifically, our results show that Iapetus' and Rhea's rings experience minimal variations in their orbital parameters, enhancing their long-term stability. This agrees with the hypothesis that some of the features of Iapetus and Rhea were produced by ancient ring systems, for example, the huge ridge in Iapetus equator as a result of a decaying ring. From a dynamical perspective, we found that there are no mechanisms that preclude the existence of CSRs and we attribute their current absence to non-gravitational phenomena. Effects such as stellar radiation, magnetic fields, and the influence of magnetospheric plasma can significantly impact the dynamics of constituent particles and trigger their decay, highlighing the importance of future studies on these effects.
Accretion of Saturn's mid-sized moons during the viscous spreading of young massive rings: solving the paradox of silicate-poor rings versus silicate-rich moons
A modified "Type I migration" model for propeller moons in Saturn's rings
我们提出了一种机制,用于观察嵌入土星环中的“螺旋桨”卫星的非开普勒运动(Tiscareno et al. 2010,ApJL)。我们的机制,其中表面密度的径向变化-外部,不受嵌入的月球-由于“I型”角动量交换导致月球的平衡半长轴(Crida et al. 2010,AJ),提供了一个很好的拟合观测。未来的观察应该区分我们的模型和最近提出的其他模型。
Transit Model of Planets with Moon and Ring System
自从第一颗系外行星被发现以来,人们一直在寻找那些最适合生命开始和进化的行星。然而,由于观测偏差,迄今为止发现的大部分行星都是气态巨星,排除了它们的可居住性。然而,如果这些热木星位于其宿主恒星的宜居带,并且如果岩石卫星绕它们运行,那么这些卫星可能适合居住。在这项工作中,我们提出了一个模型,考虑行星周围的卫星和行星环的存在下,行星过境模拟。月球的轨道被认为是圆形的,与行星轨道共面。恒星、行星、月球和环的其他物理和轨道参数可以在每次模拟中进行调整。可以根据需要模拟尽可能多的连续凌日。由于恒星表面上的斑点可能会产生类似于月球存在的信号,因此我们的模型也允许包含恒星斑点。模拟的结果是具有行星凌日的光变曲线。白噪声也可以被添加到光变曲线中,以产生类似于CoRoT和开普勒太空望远镜获得的曲线。目标是确定使用测光的卫星和/或环系统的可探测性标准。结果表明,用CoRoT探测半径小至1.3 R $_{\oplus}$的卫星和用Kepler探测半径小至0.3 R R_{\oplus}的卫星是可能的。
Hydrodynamic Simulations of Asymmetric Propeller Structures in Saturn's Rings
对土星外A环中螺旋桨结构的非开普勒行为的观察(Tiscareno et al. 2010,Seiler et al. 2017,Spahn et al. 2018)提出了一个问题,螺旋桨如何响应中央嵌入式小卫星的徘徊。在这里,我们研究数值诱导螺旋桨是如何变化的振动小卫星。事实证明,小卫星的天平动引起了螺旋桨结构印记的不对称性,其中不对称性取决于小卫星的天平动周期和振幅。此外,我们研究的不对称性的天平动周期和振幅的400米希尔半径,这是位于外A环的小卫星的依赖关系。通过这种方式,我们能够将我们的研究结果应用于最大的螺旋桨结构-例如Blériot -预计尺寸相似。对于Blériot,我们可以得出这样的结论:假设小卫星以最大观测周期11.1年和方位振幅约1845公里进行振动(Seiler等人,2017年,Spahn等人,2018年),小的不对称性应该是可测量的,但取决于小卫星的振动相位在观察时间。其他巨型螺旋桨(如桑托斯·杜蒙和埃尔哈特)的额外运动与布莱里奥有类似的幅度,因此可能允许观察到更大的不对称性,因为它们的方位角范围较小。这将允许扫描整个间隙结构的不对称性。虽然librational模型的小卫星是一个简化,我们的研究结果是一个一致的模型的发展的第一步,用于描述的形成不对称的螺旋桨所造成的自由移动的小卫星。
Baja Astronomical Observatory of SZTE University(塞格德大学巴亚天文台);ELTE Eötvös Loránd University, Institute of Physics and Astronomy, Department of Astronomy(罗兰大学物理与天文学研究所天文学系)
Lunar ejecta as the missing piece to resolve the lunar cratering asymmetry
State Key Laboratory of Lunar and Planetary Sciences, Macau University of Science and Technology(澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室);School of Astronomy and Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院);Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics in Ministry of Education, Nanjing University(南京大学现代天文学与天体物理教育部重点实验室)
Cronomoons: origin, dynamics, and light-curve features of ringed exomoons
近年来,人们一直在尝试探测系外行星的卫星和光环的技术和理论工作。卫星和行星之间较小的质量/尺寸比意味着这非常具有挑战性,因为只有一个系外行星系统可以发现系外卫星(即Kepler-1625 b i)。在这项工作中,我们研究了环状外卫星的动力学演化,被称为“cronomoons”,因为它们与Cronus(希腊语为土星)相似,并在Chronos(时间的缩影)之后,遵循过境时间变化(TTV)和过境持续时间变化(TDV),它们在宿主行星上产生。Cronomoons有扩展的环系统,使它们在经过其宿主恒星前时看起来比实际更大。我们探讨了可能导致这种环卫星环形成的不同可能的情况,并通过研究其尘埃和冰环颗粒的动力学/热力学稳定性和寿命,我们发现,一个孤立的cronomoon可以生存足够长的时间尺度被检测和跟踪。如果这些天体存在,那么新月的光环将呈现出类似于土星的卡西尼分区和类似于小行星带的柯克伍德间隙的间隙,但由于宿主行星引起的共振而升高。最后,我们在这项工作的范围内分析了开普勒-1625b i的情况,发现有争议的巨型卫星可能是地球质量的cronomoon。从理论的角度来看,这种情况下,可以有助于更好地解释当前和未来的观测的基础现象。
Challenges in forming Phobos and Deimos directly from a splitting of an ancestral single moon
近年来,火星卫星的起源和演化一直备受争议。据推测,火卫一和火卫二可能直接起源于围绕火星同步轨道运行的祖先卫星的分裂。在这个假设的分裂中,内月的远心(假设为火卫一)和外月的近心(假设为火卫二)被报道重合,因为它们的半长轴分别位于火星同步轨道的内部和外部,偏心率为非零。然而,这两颗卫星的连续轨道演化没有研究。在这里,我们执行直接$N$体轨道积分的卫星,包括火星扁率的$J_2$和$J_4$条款。我们发现,这两个卫星,而他们的岁差,可能会在$\sim 10^4$年内发生碰撞,碰撞速度为$v_{\rm imp} \sim 100-300$ m s $^{-1}$($\sim 10-30$倍的卫星的逃逸速度)和各向同性的影响方向。撞击分别发生在内侧和外侧卫星的远心和近心附近,在那里,这种周期性轨道排列的时间尺度由岁差调节。通过进行额外的撞击模拟,我们表明,这样的高速撞击可能会导致破坏性的结果,在火星同步轨道周围形成一个碎片环,几个小卫星将从中吸积。这样的演化路径最终会形成一个与我们今天看到的不同的火星卫星系统。因此,火卫一和火卫二似乎不太可能直接从一个祖先卫星分裂出来。
Dynamical implications of the recently detected feature around Quaoar and constraints on the presence of additional satellites
Observatório Nacional/MCTI(巴西国家天文台);UNESP - São Paulo State University(圣保罗州立大学);Universidade Federal do Rio de Janeiro - Observatório do Valongo(里约热内卢联邦大学瓦隆戈天文台)
Features in the visible spectra of the Enceladus particle plume and E ring: Potential evidence of organic materials and/or missing sub-micron particles
University of Idaho(爱达荷大学);Johns Hopkins University Applied Physics Lab(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室)