¿Cuál es la cadena orbital enlazada natural más larga observada?

Defina una cadena de órbita enlazada como una lista de cuerpos sucesivamente menos masivos, cada uno en una órbita enlazada con los cuerpos que lo preceden en la lista.

Entonces, un ejemplo de una cadena de órbitas enlazadas sería: <Sol, Tierra, Luna>, ya que la Tierra gira alrededor del Sol, y la Luna gira alrededor de la Tierra y el Sol (y se enumeran de mayor a menor masa). Esta es una cadena de longitud 3.

Pregunta: ¿Cuál es la cadena de órbita enlazada natural más larga que hemos observado?

Relacionado: ¿ Las lunas tienen lunas?

La pregunta es intrínsecamente ambigua, porque el problema de los n cuerpos no está resuelto en general para n>2. Entonces, por ejemplo, es perfectamente posible que el sistema solar expulse algunos de sus planetas en algún momento en el futuro. La noción de estar obligado de esta manera es, en el mejor de los casos, aproximada, limitada en el tiempo o probabilística. Por ejemplo, por motivos de mecánica estadística, se espera que nuestra galaxia se evapore espontáneamente en escalas de tiempo suficientemente largas, y esto no viola la conservación de la energía como sugiere la palabra "ligada".
¿También el sol orbita la galaxia?
@BenCrowell Siéntase libre de publicar una respuesta de que la cadena de órbita enlazada más larga puede ser n = 2, ya que todas las demás órbitas son intrínsecamente inestables. ¡Si puedes convencerme, escogeré tu respuesta!
@Rick Gracias por ese enlace, y por su respuesta detallada a esa pregunta. Fue muy impresionante y me encanta la forma en que StackExchange fomenta este tipo de respuestas detalladas y bien investigadas.

Respuestas (2)

Ciertamente 4 (quizás 5):

La cadena conocida más larga es "3": Sol-Tierra-Luna.

Se ha observado que Rea (una luna de Saturno) tiene un anillo de material en órbita: Eso da Sol-Saturno- Rea - Anillo para cuatro niveles (incluido el polvo sin resolver)

Mirando más lejos:

DH Tauri y DI Tauri son un par binario de estrellas T-Tauri de tamaño similar (ambas pequeñas enanas rojas); están en una órbita mutua.

DH Tauri tiene un gran compañero subestelar.

El compañero tiene un disco de acreción de materia en órbita.

Entonces tenemos DI-Tauri > DH-Tauri > DH-Tauri-b > materia en disco, para cuatro niveles de órbita.

Incluso esto no es muy bueno, porque DH Tauri es más grande que DI Tauri, por lo que es un poco exagerado decir que DH Tauri orbita DI. Si acaso es al revés. Se encuentran muy pocos planetas en órbita alrededor de la estrella secundaria en un sistema y ninguno de ellos tiene lunas probables. Además, no se sabe que el disco de materia alrededor del objeto subestelar tenga "lunas" reales incrustadas en él.

Así que "4" parece ser lo mejor que podemos hacer...

Pero si podemos agregar Galaxy - Star - planet -moon - dust/ring? obtenemos 5 niveles.

Definitivamente podría ser 4: Sol-Tierra-Luna-polvo espacial. Pero tal vez eso sea un poco exagerado, ya que el polvo espacial es pequeño y no son muy significativos en los términos de la pregunta.
@fasterthanlight no hay una restricción de tamaño en la pregunta. Ciertamente aceptaría el polvo espacial si puede demostrar que se ha observado que orbita la Luna.
¿Podemos agregar Galaxy - Star - planet -moon - dust? .... para obtener 4 (o tal vez 5)
¡Galaxy está totalmente permitido por la pregunta! ¿Podemos ir aún más grandes (o más pequeños)?
¿Por qué no contaría el centro galáctico ? ¿Hay algún debate de que es una colección de materia que orbita una masa gigantesca?
@J...: Un agujero negro galáctico es en realidad una pequeña fracción de la masa de una galaxia. Es diminuto incluso en relación con la masa que no es de materia oscura. No es como el Sistema Solar, donde las cosas orbitan alrededor del centro del Sistema Solar porque el Sol está allí. Stuff no orbita alrededor del centro galáctico debido al agujero negro que hay allí.
@user2357112supportsMonica Las órbitas son diferentes porque hay mucha masa distribuida en el disco , pero aún consideraríamos que el agujero negro supermasivo es el cuerpo central del sistema orbital.
Ciertamente, los humanos han puesto objetos en órbita alrededor de la Luna.
@EricTowers Eso es cierto, pero inteligentemente incluí "natural" en la pregunta, ¡así que excluye los objetos hechos por humanos!
Aunque he votado a favor de esto, la afirmación de que "Rea... se ha observado que tiene un anillo de material en órbita" es controvertida. Según Wikipedia , ha habido observaciones de cosas que podrían explicarse o sugerir la presencia de un sistema de anillos. Pero la cámara de la sonda Cassini no observó los anillos esperados, a pesar de buscarlos específicamente.
Y, para ser honesto, si Rhea no es un sistema de 4 de profundidad, entonces no hay realmente un ejemplo garantizado de uno, por lo que diría que deberías editar la publicación para que no comience con "ciertamente 4".

Respuesta corta:

Podría ser posible tener una cadena de hasta doce objetos, pero eso depende de cuántos de los objetos en esa cadena tengan órbitas estables alrededor de otros objetos en la cadena.

Respuesta larga:

Mi primera conjetura sería algo como:

Virgo Supercúmulo de galaxias > el centro gravitatorio del Grupo Local de Galaxias > La Vía Láctea > El Sol > Saturno > Rea > partícula en anillo de polvo, para siete niveles.

Un ejemplo más general de siete niveles sería:

Supercúmulo de galaxias de Virgo > el centro gravitacional del Grupo Local de galaxias > La Vía Láctea > una estrella > un exoplaneta > una exoluna > una luna de una exoluna. Se considera que las lunas de las lunas son dinámicamente improbables pero posibles, por lo que debería haber muchas en una galaxia tan vasta como la Vía Láctea.

Observo que el supercúmulo de galaxias de Virgo se considera parte del complejo de supercúmulos de Piscis-Cetus , por lo que posiblemente podría orbitar alrededor del centro gravitatorio del complejo de supercúmulos de Piscis-Cetus. Si es así, probablemente haya completado solo una fracción de una sola órbita durante la historia del universo.

Observo que se cree que el centro del Supercúmulo de Galaxias de Virgo está en el Cúmulo de Galaxias de Virgo, y se cree que el centro del Cúmulo de Galaxias de Virgo es la gran galaxia M87, y se cree que el centro de la Galaxia M87 es ser un agujero negro supermasivo.

Observo que las estrellas generalmente se forman en cúmulos estelares abiertos que se disipan debido a la gravedad de otros objetos después de cien millones de años aproximadamente. Por lo tanto, muchas estrellas jóvenes y sus planetas podrían estar orbitando los centros gravitacionales de los cúmulos estelares abiertos, probablemente completando solo unas pocas órbitas antes de que los cúmulos se disipen.

Observo que los sistemas estelares a menudo contienen dos o más estrellas, que orbitan alrededor de su centro de gravedad común. Si una estrella es mucho más masiva que la(s) otra(s), se puede considerar que la(s) estrella(s) menos masiva(s) orbita(n) la estrella más masiva.

Así que hipotéticamente sugiero la siguiente cadena posible:

Cualquier objeto astronómico que pueda estar en el centro gravitacional del Complejo de Supercúmulos de Piscis-Cetus > el agujero negro supermasivo en el centro de M87 > cualquier cosa (¿materia oscura?) que pueda estar en el centro gravitacional del Grupo Local de Galaxias > el centro gravitacional de la galaxia de la Vía Láctea con su agujero negro supermasivo > Cualquier objeto que pueda estar en el centro gravitatorio de un cúmulo estelar abierto joven > una estrella joven masiva > una estrella mucho menos masiva orbitándola > una enana marrón orbitándola > un exoplaneta gigante orbitándola > una exoluna que la orbita > una luna de una luna que la orbita > una mota de polvo que orbita la luna de una luna.

Y eso produce lo que podría ser la última cadena posible que termina con objetos en nuestra galaxia. Posiblemente en otras partes distantes del universo podría haber cadenas con más niveles. Sin embargo, la cadena podría ser mucho más corta dependiendo de cuál de las órbitas sería realmente estable gravitacionalmente.

El comentario sugiere dudar de que las galaxias en realidad orbiten alrededor de otros objetos más grandes. Y existe la interpretación de que las estrellas en una galaxia orbitan su centro de gravedad común y no el agujero negro que se forma gradualmente a partir de la materia que cae en ese centro de gravedad.

Si esas dos interpretaciones son correctas: la cadena más grande posible sería algo como:

  1. Cualquier objeto que pueda estar en el centro gravitatorio de un cúmulo estelar abierto joven >
  2. una estrella joven masiva >
  3. una estrella mucho menos masiva que la orbita >
  4. una enana marrón orbitándola >
  5. un exoplaneta gigante orbitándolo >
  6. una gran exoluna orbitándola >
  7. una pequeña luna de una luna que la orbita >
  8. una mota de polvo orbitando la luna de una luna.

También vea las respuestas en: ¿ Existe un límite para la cantidad de objetos que pueden orbitar entre sí en una cadena?

¿La Vía Láctea orbita alrededor de algo? ¿Puedes defender tu primera conjetura con alguna evidencia de que nuestra galaxia y estructuras más grandes tienen órbitas definidas alrededor de cualquier cosa?
Según la respuesta anterior a esta pregunta, existe una disputa sobre si Rhea realmente tiene algo orbitándolo. Consulte Wikipedia para obtener más información.
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