衛星の周りをまわる衛星がないのはなぜ?

Can Moons Have Moons?

月が地球の周りを、地球は太陽の周りをまわっていることは知っていても、手元のホチキスがなぜ机の周りの軌道に乗ってまわることはないのはなぜか、説明できますか? 今回のYouTubeのサイエンス系動画「SciShow」では、「衛星には衛星があるのか?」という疑問について解説します。

スピーカー

衛星にも「衛星」がある?

マイケル・アランダ:軌道とは、科学的にはかなり単純に説明できます。質量の多い物質の軌道を、それより質量の少ない物質が回る。そして、もっと質量の多い物体は、さらに質量の大きな物体の周りの軌道を回る。こういった仕組みです。例えば月は、地球の周りを軌道に乗って回ります。

そして地球は太陽の周りを、太陽は我々の銀河の中心を軌道に乗って回ります。しかし、もしそのロジックを逆にしたらどうなるでしょう? 質量のあるすべての物質はみな、いくらかの引力を持っています。きっとあなたのホチキスが、机の周りの軌道に乗って回ることはないでしょうが、「どんな物体でも、十分な引力があれば何らかの物質が軌道を回っているはずだ」という理論に基づくならば、衛星にも「衛星」があると考えられます。しかし現状はそうではなさそうです。

なぜなら、衛星の周りにはすでに他のたくさんの物質による大きな物体があり、それらがそれぞれに引力を持っているからです。少なくとも主な惑星があり、それが軌道に乗って回る恒星がなくてはならないのです。周辺に複雑な引力が存在するので、衛星の「衛星」が存在するようになるには、それを「捕まえる」しかありません。

人工衛星が軌道を逸れて飛んでいかないのはなぜ?

例えば、もし一つの小惑星がその衛星の周りの軌道にちょうど良い具合に落ちていった場合に可能となりますが、その場合、ホストとなる惑星と中心の星の強力な引力に対抗しなければなりません。もし一つの衛星が自分の衛星を持つようになったとしても、起動が不安定になって、その衛星をメインの衛星や惑星とぶつけてしまう可能性があります。

そうなれば、その衛星は宇宙の彼方へ飛んでいってしまいます。それゆえに私たちの太陽系において、衛星の周りの軌道を回る小さな衛星が見られることがないのでしょう。

それが不可能なのではありません。ただ、衛星の衛星の軌道がずっと安定することがないであろうということです。しかし、もし「衛星」とそのホストとなる惑星、または充分な大きさの衛星とその周りを軌道にのるミニ衛星との間に充分な距離があったとしたら、どこかで衛星の周りを衛星が回るという現象は理論的に不可能ではないはずなのです。

衛星が十分に遠ければ、その中心にある惑星が衛星に与える影響は強くありません。そしてその衛星が充分に小さく、中心部の惑星が大きければ、それらの近くにある大きな質量の物体からしか影響が生じることはありません。それゆえに我々が月の周りに飛ばした人工衛星が地球の引力により飛ばされてしまうことがないのです。十分な距離がありますし、人工衛星は月と比べたらかなり小さいからです。

実際、木星の衛星であるカリスト、土星の衛星であるタイタンやイアペトゥス、そして我々の月も、それぞれがいつか自分の衛星を持ってもおかしくない状態にあるのです。

太陽系外の惑星にも衛星があるかもしれない

最近では、研究者たちが太陽系の外にある惑星である「ケプラー1625」に衛星があるかもしれないということを発見したのです。その衛星はもしかしたら地球から観察できる「ムーンセプション」の絶好の対象かもしれません。それを観察するにはもっと良い望遠鏡が必要になるでしょう。

私たちが衛星の「衛星」を発見することができれば、惑星の成り立ちや、基本的惑星系、特に軌道にのる物質同士がどのくらいの距離で影響を与え合うのかについて、さらに学ぶことができます。それよりもっと重要な点として、衛星の衛星には正式な名称が必要です。科学者たちは「サブ衛星」とか、「衛星衛星」などと呼んでいますが、私は個人的に「小さなムーンレッツ」という名前がいいと思っています。もし良い名前のアイディアがあればコメントしてください!

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SciShow

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