Гипотетический прыжок на планету: потревожит ли он звездные системы?

В более спекулятивном уголке ЮВ кто-то выдумывал историю о планетах, путешествующих между звездными системами через червоточины.

Мне было интересно, насколько появление/исчезновение планеты размером с Землю повлияет на орбиты других тел в солнечной системе, подобной нашей. В конце концов, все тела в системе взаимодействуют, и нынешняя ситуация представляется мне деликатным результатом эволюции, в ходе которой тела сталкивались, выбрасывались или подталкивались в определенные (динамические) «места», которые стабильны, например, потому, что они резонируют с другими или находятся достаточно далеко от них.

Насколько разрушит этот баланс внезапное появление планеты размером с Землю в обитаемой зоне? Интересны как долговременные, так и кратковременные (в астрономических масштабах; кратковременные могут составлять 100 лет) возмущения. Будет ли это напрямую возмущать орбиты близлежащих планет (в нашем случае Земли и Марса) настолько, чтобы стать запретным? Например, даже относительно небольшие изменения орбиты могут оказывать влияние на климат.

Может ли это привести к катастрофическим событиям намного позже, например, потому, что некоторые троянские тела вытесняются из своего лагранжевого окружения и начинают мародерствовать в Солнечной системе, увеличивая вероятность катастрофических столкновений с Землей или обитаемым Марсом?

Это зависит от того, где именно он появляется и как быстро он движется. Стандартный гравитационный параметр Земли равен 3,986 × 10 14 м 3 / с 2 и Солнца 1,327 × 10 20 , поэтому на расстоянии 1 а.е. одна земля оказывает гравитационное воздействие в несколько частей на миллион на гелиоцентрической орбите. Со временем это может взаимодействовать более сильно и немного изменить климат. Однако если бы 2-я Земля оказалась на пути столкновения с нашей Землей, то, конечно, исход был бы более интересным.

Ответы (1)

В нашей обитаемой зоне практически нет места для другой планеты размером с Землю. Точные временные рамки нестабильности будут зависеть от деталей того, где вы ее поместите, но система не сможет выжить в долгосрочной перспективе.

Большинство исследований давнего вопроса стабильности Солнечной системы ( без каких-либо дополнительных планет) обнаруживают, что система стабильна в долгосрочной перспективе с вероятностью около 99%, например, эта страница Скотта Тремейна и это обсуждение в Википедии , но что существует некоторый шанс нестабильности даже с текущим набором планет, и нет места для другого.

Похоже, что многие внесолнечные планетные системы также «заполнены» , хотя эффекты отбора затрудняют определение того, есть ли планеты, которые мы не видим, в системах, о которых еще не известно, что в них есть несколько планет.

«Наполненность» этих солнечных систем предполагает, что может быть так, что изначально образуется еще больше планет, но затем некоторые из них выбрасываются, пока система не достигнет стабильной конфигурации.

Интересно, что в нашей собственной внутренней Солнечной системе место, где есть наиболее динамичное пространство для другой планеты, находится внутри орбиты Меркурия, скажем, с большой полуосью 0,1 а.е. или около того. Это может показаться нелогичным, поскольку расстояние между Землей (1 а.е.), Венерой (0,7 а.е.), Меркурием (0,4 а.е.) и планетой на расстоянии 0,1 а.е. будет примерно 0,3 а.е., то есть одинаковым в абсолютном выражении. Но что важнее всего для стабильности, так это отношение больших полуосей, поэтому Меркурий и внутренняя планета будут иметь коэффициент 4, тогда как Земля/Венера только 1/0,7 = 1,4.

Такая планета не находится в обитаемой зоне, и она, вероятно, не будет стабильной в очень длительных временных масштабах с нашей нынешней конфигурацией других планет, но мы знаем, что многие (возможно, даже большинство) внесолнечных планетных систем имеют планеты в этих самых малые радиусы орбиты — см. изображение ниже, сделанное по данным NASA Exoplanet Archive. Там есть сильные эффекты отбора (близкие планеты легче всего обнаружить с помощью методов транзита и лучевой скорости), но высокая частота действительно говорит нам о том, что такие планеты относительно распространены и могут иметь стабильные орбиты.

Гистограмма больших полуосей экзопланет

Очень информативно, спасибо. Возможно, мне следует добавить к моему вопросу, что планеты в этой НФ-вселенной являются обычным средством передвижения, так что они не останутся «очень долго» (что бы это ни значило; уж точно не «очень долго» по астрономическим меркам). Таким образом, долгосрочный (астрономический долгосрочный) является интересным вопросом, но серьезность краткосрочных возмущений также была бы интересна, например, вопрос об астероидах или некоторой дополнительной прецессии оси Земли.
Кстати, я даже не знал, что мы уже открыли тысячи экзопланет. Довольно интересно.
Да, «короткий» и «длинный» могут иметь здесь много разных значений. Конечно, есть много мест, где планету с массой Земли можно было бы поместить в обитаемую зону, где внутренняя Солнечная система резко изменилась бы всего за несколько десятилетий. Но как долго вы могли бы продержаться при тщательном выборе места размещения? Я не думаю, что есть окончательный ответ на этот вопрос, кроме фактического моделирования системы. Также нет единого мнения о том, насколько большой должна быть обитаемая зона .
Гипотетический прыжок на планету: потревожит ли он звездные системы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v