¿Cómo el cruce gradual del límite de Roche transforma un planeta o luna?

Algunas simulaciones de dibujos animados ( un ejemplo ) de un objeto (supongamos aquí una luna grande con densidad similar a la Tierra) que cruza el límite de Roche de un planeta gigante mucho más masivo, ilustran un círculo que se desintegra repentinamente y forma un anillo. Pero tal proceso ocurre gradualmente en escalas de tiempo geológicas. Dudo que haya un solo día malo cuando la luna entera se desintegra (como en -Oh, ¡allí el Monte Everest se interrumpió y se fue volando! )

¿El tirón de las mareas no causaría volcanismo y derretiría gradualmente la luna a medida que su órbita (algo excéntrica) gira en espiral a través del límite durante millones de años?

¿Cómo se deformaría la luna derritiéndose? ¿Asumiría realmente una forma ovalada, alargada hacia el planeta primario? Dado que el lado cercano quiere orbitar más rápido que el lado lejano, ¿eso no haría que la luna gire a una velocidad acelerada, incluso si inicialmente estaba bloqueada por la marea? ¿La fusión, la deformación y el hilado evitarían que se desintegre aún más dentro del límite de Roche?

Algunos ejemplos de cruces de límite de Roche que conozco:

• El cometa Shoemaker-Levy 9 puede haberse roto repentinamente porque tenía una velocidad tan alta en relación con Júpiter.
• Fobos cruzará su límite de Roche a Marte en ~ 50 millones de años. Difícilmente será un proceso repentino. Sin embargo, supongo que su muy baja densidad y masa no permitirán ningún volcanismo y fusión.
• KOI1843.03 , un candidato a exoplaneta con una densidad de ~ 7 g / cm³, ya está dentro de los límites de Roche por sus compuestos menos densos que ha desprendido (como lo interpreto).

El modelo fluido modelaría una luna grande (del tamaño de un planeta), lo que significa que la fricción y la resistencia a la tracción son demasiado débiles para modificar significativamente la forma de la luna, la forma está determinada por la rotación, los vórtices, la autogravitación y las fuerzas de marea. . Lunas más pequeñas, como Phobos, probablemente seguirían un modelo de pila de escombros . En las órbitas circulares, el calentamiento de las mareas no juega un papel importante.

El modelo fluido ha sido estudiado ampliamente . Las formas que se producen se conocen como figuras de equilibrio . Para una comprensión completa, el cuerpo de los padres debe considerarse junto con las lunas, como un solo sistema. Las lunas (fluidas) que se acercan demasiado al límite de Roche se deforman gradualmente (el calentamiento de las mareas depende de la fricción interna) y comienzan a arrojar masa en algún momento. Existen soluciones con vórtices y soluciones sin vórtices, dependiendo de las propiedades del fluido. La masa perdida puede formar un sistema de cuerpo nfuera del límite de Roche, o formar un sistema de anillo, principalmente dentro del límite de Roche. Más cerca del planeta, puede impactar y fusionarse con el planeta al esferoide general del planeta o, si el planeta ya está girando rápidamente y la masa de la luna era lo suficientemente alta, aumentar la rotación del planeta , de modo que puede sufrir, por ejemplo, la serie Maclaurin - Jacobi , hasta el punto, de que no puede acumular más masa. Hay varias posibilidades más en detalle .

Las pilas de escombros con resistencia a la tracción tienen más probabilidades de sufrir cambios repentinos de forma o interrupciones que las pilas de escombros sin resistencia a la tracción. El comportamiento de las pilas de escombros sin resistencia a la tracción depende de la fricción. A menor fricción, más cerca del modelo fluido. A mayor resistencia a la tensión de la pila de escombros, más se comporta como el modelo ridículo. Los objetos rígidos pueden sobrevivir muy por debajo del límite de Roche para objetos fluidos, pero se interrumpen repentinamente cuando las fuerzas de marea se vuelven demasiado fuertes.

Los cuerpos típicamente progresan hacia afuera en lugar de hacia adentro. (Vea ¿Por qué la Luna se aleja de la Tierra debido a las mareas? ¿Es esto típico de otras lunas? ). Los únicos cuerpos en órbita que podrían acercarse son los que orbitan más rápido que el objeto principal gira, IOW, más cerca que la órbita sincrónica. Incluso entonces podrían retroceder si quedaban atrapados en la resonancia con otros cuerpos, por ejemplo , lunas, más allá. (Vea ¿Alguien sabe por qué tres de las lunas más grandes de Júpiter orbitan en resonancia 1: 2: 4? ). Sin embargo, Deimos y Phobos se están acercando a Marte.

Suponiendo que tiene un cuerpo que se aproxima, la excentricidad y la inclinación se amortiguarán en una órbita circular que se degenera lentamente. A medida que el cuerpo se acerca, la aceleración del cuerpo, a través de la atracción neta de las dos mareas del cuerpo principal, aumenta aproximadamente como el sexto poder de distancia. (Ver Evolución de las mareas de un planeta y su luna ). Y el calentamiento de las mareas suavizará el cuerpo, permitiendo aún más deformación.

Es un proceso desbocado en algún momento, y ese punto puede estar bastante lejos del límite de Roche. ¿A qué distancia dependerá de tamaño del cuerpo, resistencia a la tracción material, la estructura del cuerpo, conductividad térmica, cambia con la temperatura, etc . Se necesitaría un modelado detallado para describir el proceso. La catástrofe podría comenzar en la localidad más vulnerable del cuerpo y extenderse desde allí (Ka-Boom!), O involucrar a todo el cuerpo al mismo tiempo (¡Squish!). Puede que no vaya "boom", pero al final es posible que pueda observarlo en tiempo real.

Otra posibilidad es que el cuerpo comience a desintegrarse en el extremo cercano, donde las fuerzas son más fuertes. Mediante la conservación del impulso (¿o sería energía?), Cada vez que una pieza se va, el resto del cuerpo es empujado ligeramente hacia el otro lado, enviando el resto un poco más alto, retrasando el proceso. Esto podría llevar bastante tiempo, pero siempre existe la posibilidad de que las cosas se desestabilicen en algún momento y entren en catástrofe.