(Альтернативная) причина времен года, часть 2: переменная звезда

Часть 1

На Земле у нас есть времена года из-за наклона нашей планеты. В моем последнем вопросе я предложил альтернативный мир, в котором времена года вместо этого были вызваны эксцентричной орбитой. Теперь буду искать что-то более экзотическое. Вместо наклона оси или эксцентриситета орбиты, что, если бы времена года были вызваны фактическими изменениями выходной энергии звезды-хозяина планеты?

Подробности:

  • Планета похожа на Землю и обитаема.
  • Система должна быть стабильной не менее 3000 лет.
  • Продолжительность «сезонного» цикла должна быть в пределах [-50%, +100%] одного земного года (т.е. между шестью и 24 месяцами).
  • Разница температур для некоторой точки поверхности планеты между «зимой» и «летом» должна быть не менее 15 ° F и не более 40 ° F .
  • Цикл не обязательно должен быть точно таким же, как на Земле, и в свете этого все вышеперечисленное можно воспринимать вольно. Например, цикл может повторяться раз в четыре земных года, если каждый земной год бывает какой-то холодный сезон, а дельта температур в 60 градусов по Фаренгейту приемлема, если это случается реже, чем один раз за жаркий сезон.

Может ли реальная переменная звездная система создавать сезоны с такими характеристиками?

И если да, то какая переменная звезда лучше всего подходит для создания такого мира?

Если нет, то насколько близко мы можем подобраться? Какие переменные вызывают проблемы?

Важно отметить, что планете не обязательно формироваться в ее нынешнем положении вокруг звезды, и система не должна быть стабильной в течение астрономических промежутков времени. Меня не волнует, сможет ли обитаемая планета реально формировать и развивать жизнь в этом сценарии, меня волнует только то, могут ли на такой планете иметь времена года, вызванные переменной звездой.

Ответы (2)

Рассмотрим две крайности: Δ Т "=" 15 Ф и Δ Т "=" 40 Ф . В первом случае скажу Т мин "=" 50 Ф ( 283,2  К ) и Т Макс "=" 65 Ф ( 291,5  К ). Это дает нам

Т Макс Т мин "=" 1,03
Давайте также предположим, что температура поверхности планеты хорошо аппроксимируется ее эффективной температурой ; другими словами,
Т Т эфф "=" С л * 1 / 4
где С это функция, не зависящая от Т или л * . Скажем так л * , мин и л * , Макс - звездные светимости, соответствующие минимальной и максимальной температурам планеты. Делая некоторую замену, находим, что
л * , Макс л * , мин "=" 1.13
что на самом деле довольно мало для переменных звезд. Теперь давайте преобразуем это в изменение абсолютной величины , м . У нас есть
Δ м "=" 2,5 бревно 10 ( л * , Макс л * , мин )
что дает нам Δ м "=" 0,133 величины (помните, что более яркие объекты имеют меньшую величину).

Во втором случае скажем Т мин "=" 35 Ф ( 274,8  К ) и Т Макс "=" 75 Ф ( 297,0  К ). Это дает нам

Т Макс Т мин "=" 1,08
Тогда у нас есть
л * , Макс л * , мин "=" 1,63
и так Δ м "=" 0,53 величины.

Лучший тип переменных звезд, который я могу найти, отвечающий вашим требованиям, — это переменные Alpha 2 Canum Venaticorum , которые имеют периоды примерно до 160 дней и изменения величины до 0,1 звездной величины (возможно, больше). Эти звезды должны производить эффекты, достаточно похожие на то, что вы хотите, в разумных пределах.


Это правда, что такой тип звезд — массивных и светящихся — не просуществует очень долго, и будет трудно — не невозможно, но трудно — для планет (и жизни!) сформироваться вокруг них. Однако, как говорится в последнем абзаце вопроса,

Важно отметить, что планете не обязательно формироваться в ее нынешнем положении вокруг звезды, и система не должна быть стабильной в течение астрономических промежутков времени. Меня не волнует, сможет ли обитаемая планета реально сформировать и развить жизнь в этом сценарии.

Если кто-нибудь сможет найти долгоживущую звезду с похожими пульсациями, это будет фантастика. На данный момент, однако, я думаю, что это лучшее, что вы можете получить.

Вы используете T_min = 15F и T_max = 40F. Но OP хочет, чтобы дельта между T_min и T_max находилась в пределах от 15 до 40F. Поскольку ваша дельта 40-15=25F, вы ответили на вопрос правильно, но пропустили это, когда читали.
@kingledion Ты абсолютно прав. Спасибо. Завтра я отредактирую это, чтобы показать еще несколько числовых значений на основе этого диапазона (у меня также есть другая информация, которую нужно добавить).
@kingledion Я исправил это.

Существуют переменные звезды с фиксированным периодом повторения. Они известны как цефеидные переменные и были важны в астрономии, поскольку период говорит вам о яркости звезды, и, таким образом, вы можете определить расстояние.

Просмотрите связанную статью: они в 4–20 раз массивнее Солнца и в 100 000 раз ярче.

Однако периоды увеличиваются только до 9 месяцев. Чем больше период, тем ярче звезда. Я предполагаю, что светимость зависит от массы (как у обычных звезд), поэтому мы смотрим на самые большие звезды или на 20 солнечных масс.

Другая плохая новость заключается в том, что такая звезда просуществует всего 5,5 миллионов лет. Так что не ждите, что планеты осядут и на их месте сформируется жизнь!

Спасибо за ваш ответ! Я чувствую, однако, что важный момент не был рассмотрен. Цефеиды, кажется, подвергаются массивным флуктуациям, до двух звездных величин (это увеличение яркости в 4 раза). Предположительно, это только видимое излучение, но все же мне кажется, что изменение выхода энергии звезд во время цикла было бы слишком велико, чтобы что-либо могло пережить обе крайности.
Во Вселенной нет того, что вы ищете. Поселение должно окопаться и справиться с крайностями, полагаясь на скалу, чтобы смягчить температуру до среднего уровня.