Como a passagem gradual do limite de Roche transforma um planeta ou lua?

Algumas simulações de desenhos animados ( um exemplo ) de um objeto (assuma aqui uma grande lua com densidade semelhante à da Terra) que cruza o limite de Roche de um planeta gigante muito mais massivo, ilustram um círculo que se desintegra de repente e forma um anel. Mas esse processo ocorre gradualmente ao longo de escalas de tempo geológicas. Duvido que haveria um único dia ruim em que a lua inteira se desintegraria (como em -Oh, o Monte Everest parou e voou! )

Os puxões de maré não causariam vulcanismo e gradualmente derreteriam a lua à medida que sua órbita (um tanto excêntrica) espiralava para dentro do limite durante milhões de anos?

Como a lua derretida se deformaria? Realmente assumiria uma forma oval, alongada em direção ao planeta principal? Como o lado próximo quer orbitar mais rápido que o outro lado, isso não faria a lua girar a uma velocidade acelerada, mesmo que inicialmente estivesse travada por maré? O derretimento, a deformação e a fiação evitariam que se desintegrasse ainda mais dentro do limite da Roche?

Alguns exemplos de passagens de limite da Roche que conheço:

• O cometa Shoemaker-Levy 9 pode ter se quebrado de repente porque tinha uma velocidade tão alta em relação a Júpiter.
• Phobos cruzará seu limite da Roche para Marte em ~ 50 milhões de anos. Dificilmente será um processo repentino. Suponho que sua densidade e massa muito baixas não permitam vulcanismo e derretimento.
• O KOI1843.03 , um candidato a exoplaneta com uma densidade de ~ 7 g / cm³, já está dentro dos limites da Roche por seus compostos menos densos que eliminou (como eu o interpreto).

Uma lua grande (do tamanho de um planeta) seria modelada pelo modelo de fluido, o que significa que a fricção e a resistência à tração são muito fracas para modificar significativamente a forma da lua; a forma é determinada por rotação, vórtices, autogravitação e forças de maré . Luas menores, como Phobos, provavelmente seguiriam um modelo de pilha de entulho . Em órbitas circulares, o aquecimento das marés não desempenha um papel importante.

O modelo de fluido foi estudado extensivamente . As formas que ocorrem são conhecidas como figuras de equilíbrio . Para um entendimento completo, o corpo dos pais deve ser considerado juntamente com as luas, como um sistema. As luas (fluidas) que se aproximam demais do limite de Roche se deformam gradualmente (o aquecimento das marés depende do atrito interno) e começam a perder massa em algum momento. Existem soluções com vórtices e soluções sem vórtice, dependendo das propriedades do fluido. A massa perdida pode formar um sistema n-bodyfora do limite da Roche ou forme um sistema de anel, principalmente dentro do limite da Roche. Mais perto do planeta, ele pode impactar e se fundir com o planeta em um esferóide geral do planeta, ou - se o planeta já está girando rapidamente e a massa da lua era suficientemente alta - aumenta a rotação do planeta , de modo que possa sofrer, por exemplo, a série Maclaurin - Jacobi , até o ponto, que não possa acumular mais massa. Existem várias outras possibilidades em detalhes .

As pilhas de entulho com resistência à tração são mais propensas a sofrer súbitas alterações ou rupturas de forma do que as pilhas de entulho sem resistência à tração. O comportamento de pilhas de entulho sem resistência à tração depende do atrito. Quanto menos atrito, mais próximo do modelo de fluido. Quanto maior a resistência à tração da pilha de entulho, mais ela se comporta como o modelo ridgid. Objetos Ridgid podem sobreviver bem abaixo do limite da Roche para objetos fluidos, mas interrompem-se repentinamente quando as forças da maré ficam muito fortes.

Os corpos normalmente progridem para fora em vez de para dentro. (Veja Por que a Lua está se afastando da Terra devido às marés? Isso é típico para outras luas? ). Os únicos corpos em órbita que podem se aproximar são aqueles que orbitam mais rápido que o objeto principal gira, IOW, mais perto que a órbita síncrona. Mesmo assim, eles poderiam retroceder se retidos na ressonância com outros corpos, por exemplo , luas, mais longe. (Veja Alguém sabe por que três das maiores luas de Júpiter orbitam em ressonância 1: 2: 4? ). Deimos e Fobos estão se aproximando de Marte.

Supondo que você tenha um corpo que se aproxima, a excentricidade e a inclinação serão amortecidas em uma órbita circular lentamente degenerada. À medida que o corpo se aproxima, a aceleração do corpo, através da tração líquida das duas marés do corpo principal, aumenta aproximadamente como o sexto poder da distância. (Veja Evolução das marés de um planeta e sua lua .) E o aquecimento das marés amolecerá o corpo, permitindo ainda mais deformações.

É um processo descontrolado em algum momento, e esse ponto pode estar bastante distante do limite da Roche. Até onde vai depender do tamanho do corpo, a resistência à tracção de material, a estrutura do corpo, condutividade térmica, muda com a temperatura, etc . Seria necessária uma modelagem detalhada para descrever o processo. A catástrofe pode começar na localidade mais vulnerável do corpo e se espalhar a partir daí (Ka-Boom!), Ou envolver todo o corpo simultaneamente (Squish!). Pode não dar um "boom", mas no final você poderá observá-lo em tempo real.

Outra possibilidade é que o corpo comece a se desintegrar no final próximo, onde as forças são mais fortes. Pela conservação do momento (ou seria energia?), Toda vez que uma peça sai, o resto do corpo é empurrado levemente para o outro lado, enviando o restante um pouco mais alto, atrasando o processo. Isso pode demorar um pouco, mas sempre há uma chance de que as coisas desestabilizem em algum momento e entrem em catástrofe.