Какие звезды лучше всего подходят для обитаемой зоны Девяти скандинавских Земель?

Оказывается, есть более простое решение проблемы, поставленной вопросом ОП. Опять же, это основано на работе Шона Рэймонда .

Это основано на статье Смита и Лиссауэра (2010), в которой рассматривалось количество планет, которые могут находиться на одной орбите.

Оказывается, существует предел стабильности количества планет, которые могут располагаться на одной орбите. Планеты должны быть расположены равномерно и их должно быть не менее 7 на одной орбите (не опечатка: не менее 7!). Предел прост: планеты, находящиеся на одной орбите, должны быть разделены расстоянием не менее 12 радиусов Хилла вдоль орбиты. Это отличается от того, что было раньше, когда мы смотрели на расстояние между орбитами.

Смит и Лиссауэр провели моделирование не с 2 или 3, а с 42 планетами с массой Земли, делящими одну и ту же орбиту! Это максимальное количество Земель, которое может поместиться на современной орбите Земли. И угадай что? Он совершенно стабилен в течение миллиардов лет. За последние пару недель я провел свои собственные симуляции N-тел, и они идеально совпали. Клянусь молотом Тора, это действительно работает!

Если число планет с массой Земли, находящихся на одной и той же орбите, должно быть не менее семи и не более сорока двух (42), то это более чем соответствует критериям размещения Девяти скандинавских царств.

Девять равноудаленных планет с массой Земли могут находиться на одной и той же орбите вокруг солнцеподобной звезды. Каждая планета может вместить одно из Девяти Царств. Шон Рэймонд называет это Солнечной системой, спроектированной по последнему слову техники, поэтому для ее сборки потребуется астрономическая инженерия в большом масштабе.

КОРОТКИЙ ОТВЕТ:

Вы можете сделать так, чтобы ваши девять миров делили одну орбиту вокруг своей звезды, как это предлагается в ответе a4android. Или у ваших девяти миров девять разных орбит в их обитаемой зоне вокруг их звезды.

Никто не знает, каково абсолютное максимальное число планетарных орбит в пределах околозвездной обитаемой зоны звезды.

Кажется весьма вероятным, что звезды, не имеющие планет в своих околозвездных обитаемых зонах, во много раз чаще, чем звезды с одной планетой в своих околозвездных обитаемых зонах, звезды с одной планетой в своей околозвездной обитаемой зоне встречаются во много раз чаще, чем звезды с двумя планеты, каждая из которых находится в своих околозвездных обитаемых зонах, звезды с двумя планетами каждая в пределах их околозвездной обитаемой зоны встречаются во много раз чаще, чем звезды с тремя планетами каждая в своих околозвездных обитаемых зонах, и так далее, причем системы с большим количеством планет в их обитаемых зонах становятся все реже. и все реже и реже.

Таким образом, даже если звезда может иметь девять планет в своей обитаемой зоне, это будет крайне редко; может быть, одна звезда из миллиона, или одна звезда из миллиарда, или одна звезда из триллиона, или одна из какого-то другого огромного числа. Вероятность того, что любая конкретная звезда имеет девять планет в своей околозвездной обитаемой зоне, была бы, если использовать подходящий термин, астрономической.

Но Вселенная так огромна, а количество звезд так астрономически огромно (возможно, бесконечно), что если звезда может иметь целых девять планет на девяти различных орбитах в своей околозвездной обитаемой зоне, звезды с девятью планетами каждая на девяти отдельных орбитах в своих околозвездных обитаемых зонах.

ДЛИННЫЙ ОТВЕТ:

СКОЛЬКО ОТДЕЛЬНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ОРБИТ МОЖЕТ БЫТЬ В ОБИТАЕМОЙ ЗОНЕ ОДНОЙ ЗВЕЗДЫ?

давным-давно, до того, как были обнаружены какие-либо экзопланеты, вращающиеся вокруг других звезд, Солнечная система Земли была единственным известным примером солнечной системы.

Было время, когда ученые не могли понять, почему Солнце и другие звезды излучают излучение и свет. Рассказывают, что на одной научной конференции разгневанный астроном ударил геолога, потому что геолог настаивал на том, что геология доказывает, что Земля во много раз старше, чем показали астрономические и физические расчеты, это максимально возможное время, в течение которого может светить Солнце.

Примерно между 1920 и 1950 годами блестящие ученые рассчитали, как звезды производят энергию в результате термоядерного синтеза в своих сверхплотных и сверхгорячих ядрах.

И люди начали осознавать последствия возможной обитаемости экзопланет, если бы они существовали. Например, насколько я помню, Роберт А. Хайнлайн упомянул, что звезды спектрального класса G были бы лучшими для обитаемых планет в детских научно-фантастических романах, таких как « Звездный человек Джонс» (1953) и «Время для звезд » (1956).

Насколько я знаю, первым расширенным обсуждением пригодности различных спектральных классов звезд для существования обитаемых планет была книга Стивена Доула « Обитаемые планеты для человека» (1964, 2009).

https://www.rand.org/pubs/commercial_books/CB179-1.html 1

На страницах с 49 по 52 Доул обсуждает расстояние между планетами в нашей Солнечной системе. Он подсчитал, что гравитация каждой планеты мешает орбитам других близлежащих тел, так что у каждой планеты есть запретная зона, где никакая другая планета не может образоваться или иметь стабильную орбиту, исходя из массы планеты и расстояния планеты от Солнца.

Согласно данным Доула, потенциально пригодных для жизни планет может быть больше в обитаемой зоне Солнца, вращающихся в обитаемой зоне и в пространствах между запретными зонами Венеры и Земли или между запретными зонами Земли и Марса. , или между запретными зонами Марса и Юпитера.

Совершенно очевидно, что солнечная система может сформироваться без каких-либо планет подходящего размера в обитаемой зоне или сформироваться только с одной планетой подходящего размера в обитаемой зоне — как наша Солнечная система. Но мне кажется, что в редких случаях звезда, подобная Солнцу, может иметь в своей обитаемой зоне примерно в 1,5-2,0 раза больше планет подходящего размера, если запретные зоны этих планет почти соприкасаются.

Таким образом, в зависимости от размера обитаемой зоны Солнца и от того, считается ли, что в обитаемой зоне Солнца есть одна, две или три планеты подходящего размера, звезда, точно такая же, как Солнце, может иметь ноль, одну или две планеты. подходящего размера в своей обитаемой зоне, а возможно, до трех, четырех, пяти или даже шести.

Без сомнения, солнечные системы с большим количеством планет подходящего размера в обитаемой зоне звезды будут встречаться реже, так что каждое увеличение числа планет подходящего размера в обитаемой зоне будет приводить к значительному уменьшению процента звездных систем, имеющих такое количество.

И, конечно же, планеты подходящего размера в обитаемой зоне звезды не обязательно будут пригодны для жизни ни для местной жизни, ни для людей. Земля, например, имеет подходящие размеры и находится в обитаемой зоне Солнца, но у нее не было пригодной для дыхания атмосферы до тех пор, пока ей не исполнились миллиарды лет.

Доул обсуждает возраст планеты, пригодной для жизни людей, на страницах с 61 по 63 и заключает:

В целом, вероятно, можно с уверенностью сказать, что планета должна была существовать 2 или 3 миллиарда лет при довольно стабильных условиях солнечной радиации, прежде чем она стала достаточно зрелой, чтобы стать пригодной для жизни.

https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a473471.pdf 2

На страницах с 67 по 72 Доул обсуждает характеристики звезды планеты. Если звезда планеты должна оставаться на главной последовательности и излучать достаточно стабильное количество света в течение как минимум 3 миллиардов лет, она должна иметь массу не более 1,43 массы Солнца и спектральный класс F2 или выше (класс F2). до F9, звезды класса G, звезды класса K, звезды класса M). И чтобы планета не оказалась приливно привязанной к своей звезде, звезда должна иметь массу как минимум в 0,72 раза больше массы Солнца или спектральный класс K1.

Итак, Доул пришел к выводу, что звезды с обитаемыми планетами в своих обитаемых зонах, вероятно, будут иметь классы от F2 до F9, от G0 до G9 и от K0 до K1.

А более массивные и яркие звезды имеют более отдаленные внутренние и внешние границы своих обитаемых зон и, следовательно, более широкие обитаемые зоны. И запретные зоны планет были бы относительно меньше в более широких обитаемых зонах, освобождая место для большего количества потенциально обитаемых планет, которые, возможно, вращаются в обитаемой зоне.

Итак, я давно пришел к выводу, что солнечная система с максимально возможным количеством планет в обитаемой зоне, вероятно, будет системой со звездой спектрального класса F в качестве главной звезды, вокруг которой вращаются планеты. Так какова самая широкая возможная околозвездная обитаемая зона?

Никто не знает.

В статье Википедии «Околозвездная обитаемая зона» есть таблица, в которой перечислены различные расчеты внутреннего или внешнего края, или обоих, обитаемой зоны Солнца.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates 3

И вы заметите, что они сильно различаются по тому, насколько широка или узка, по их расчетам, околозвездная обитаемая зона Солнца. Некоторые расчеты могут относиться к планетам, пригодным для проживания людей, как это делал Доул, а некоторые — к планетам, пригодным для жизни, но не для людей, что может объяснить некоторые, но не все радикальные различия.

Наиболее часто используемое определение внутренних и внешних краев обитаемой зоны Солнца дано Кастингом и др. в 1993 г. с консервативной обитаемой зоной от 0,95 до 1,37 астрономических единиц (а.е.) и оптимистичной обитаемой зоной от 0,84 до 1,67 а.е. Таким образом, внешний край консервативной обитаемой зоны Кастинга в 1,442 раза дальше внутреннего края, а внешний край оптимистичной обитаемой зоны Кастинга в 1,988 раза дальше его внутреннего края. Консервативная обитаемая зона Кастинга составляет 0,42 а.е. в ширину, а его оптимистичная обитаемая зона - 0,83 а.е. в ширину.

Подсчитано, что обитаемая зона относительно горячей звезды F0 будет простираться примерно от 2,0 до 3,7 а.е. и от 1,1 до 2,2 а.е. для относительно холодной звезды F8. 4

https://en.wikipedia.org/wiki/F-type_main-sequence_star 5

Таким образом, звезда класса F2 или F5 может иметь значительно более широкую околозвездную обитаемую зону, чем звезда класса G2, такая как Солнце.

СКОЛЬКО ОТДЕЛЬНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ОРБИТ МОЖЕТ БЫТЬ В ОБИТАЕМОЙ ЗОНЕ ДВОЙНОЙ ЗВЕЗДЫ?

И давно я решил, что двойная звезда с двумя очень похожими звездами класса F, вращающимися вместе, может иметь более широкую околозвездную обитаемую зону, чем только одна из них, с их планетами, вращающимися вокруг обеих звезд, а не только вокруг одной.

Поскольку интенсивность источника света зависит от квадрата расстояния, объект, находящийся на расстоянии 1,4142 единицы от источника света, получит вдвое меньше света, чем объект на расстоянии 1,0 единицы от источника. Таким образом, если источник света станет в два раза ярче, объект, удаленный от него на 1,4141 единицы, получит столько же света, сколько ранее получал объект, удаленный от источника на 1 единицу.

Таким образом, околозвездная обитаемая зона вокруг сближающейся пары звезд-близнецов будет в 1,4142 раза шире, чем обитаемая зона только вокруг одной из них. Таким образом, обитаемая зона вокруг близкой пары звезд F0 будет иметь размеры от 3,4142 до 5,2354 а. Это в 3,7038–4,3293 раза больше ширины консервативной обитаемой зоны Кастинга и в 1,8742–2,1907 раза больше ширины оптимистичной обитаемой зоны Кастинга.

Таким образом, в зависимости от максимально возможного количества планет размером с Землю, которые могут вращаться в консервативной или оптимистичной обитаемой зоне Кастинга, возможно, от двух до трех, а возможно, и больше, тесная пара звезд-близнецов класса F может иметь место для трех-двенадцати или, возможно, более того, планеты размером с Землю, каждая со своей отдельной орбитой, в их объединенной околозвездной обитаемой зоне.

И поэтому в течение долгого времени я представлял, что тесная двойная звезда класса F будет типом звездной системы, которая, скорее всего, будет иметь максимально возможное количество — каким бы оно ни было — планет подходящего размера и потенциально пригодных для жизни планет в околозвездной обитаемой зоне.

СКОЛЬКО ОТДЕЛЬНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ОРБИТ МОЖЕТ БЫТЬ В ОБИТАЕМОЙ ЗОНЕ ТРОЙНОЙ ИЛИ ЧЕТЫРЕХ ЗВЕЗД?

Но предположим, что максимально возможное количество отдельных планетных орбит даже в объединенной околозвездной обитаемой зоне двух звезд класса F будет всего пять. Как тогда можно было получить целых девять отдельных планет на разных орбитах в одной звездной системе?

Имея четыре звезды класса F в звездной системе, с двумя двойными звездами, каждая из которых вращается вокруг нескольких планет, и две двойные звезды вращаются вокруг друг друга на гораздо большем расстоянии, чем планеты. Тогда можно было бы иметь пять планет, вращающихся вокруг одной пары звезд в их объединенной околозвездной обитаемой зоне (плюс другие планеты, не входящие в эту зону), и четыре планеты, вращающиеся вокруг другой пары звезд в их объединенной околозвездной обитаемой зоне (плюс другие планеты, не входящие в эту зону). ), всего девять планет в обитаемых зонах (плюс другие планеты за пределами зон).

Но если писатель хочет или нуждается в сюжетных целях, чтобы все девять планет вращались вокруг одной звезды или группы звезд в околозвездной обитаемой зоне, девять планет вращаются вокруг двух разных пар звезд. Было бы необходимо собрать все четыре звезды, обе пары, достаточно близко друг к другу, чтобы планеты могли вращаться в объединенной околозвездной обитаемой зоне всех четырех звезд.

Если в центре системы находятся четыре звезды класса F (почти) одинаковой светимости, их общая светимость будет в четыре раза больше, чем у одной из них, и, таким образом, внутренние и внешние края их объединенной околозвездной обитаемой зоны будут в два раза дальше, чем у одной из этих звезд.

Возможно ли, чтобы планеты вращались в объединенной околозвездной обитаемой зоне четырех звезд?

Расчеты показывают, что в бинарной системе (двухзвездная система) иногда возможно, в зависимости от различных факторов, чтобы планеты имели стабильные орбиты вокруг одной из звезд, называемые орбитами S-типа, или чтобы планеты имели стабильные орбиты вокруг обеих звезд. звезды, называемые орбитами P-типа или циркумбинарными. В некоторых двойных системах планеты могут даже иметь стабильные орбиты S-типа вокруг каждой из звезд, а другие планеты имеют стабильные орбиты P-типа или циркумбинарные орбиты гораздо дальше.

Первая известная планета с P-типом или околоземной орбитой, Kepler-16 b, вращается вокруг Kepler-16 A и B на расстоянии около 0,704 а.е., что примерно в 3,2 раза превышает их расстояние около 0,22 а.е.

С другой стороны, FW Tauri AB b вращается на расстоянии около 150-300 а.е. от FW Tauri AB, которые вращаются друг вокруг друга на расстоянии около 11 а.е.

Множественные звездные системы обычно состоят из по крайней мере одной пары, которая вращается очень близко друг к другу. Когда есть две пары звезд, расстояние между каждой парой обычно в десятки или сотни раз превышает расстояние между звездами в любой из пар.

Предполагая, что звезда класса F имеет диаметр около 1 000 000 миль или 1 609 344 км, а каждая пара F-звезд разделена в 5 раз их диаметром, 5 000 000 миль или 8 046 720 км, и две пары звезд разделены расстоянием, в 5 раз превышающим расстояние между каждая пара, и поэтому две пары будут находиться на расстоянии 25 000 000 миль или 40 233 600 километров друг от друга.

Расстояние в 25 000 000 миль или 40 233 600 километров составляет около 0,268945004 а.е.

поскольку считается, что:

Подсчитано, что обитаемая зона относительно горячей звезды F0 будет простираться примерно от 2,0 до 3,7 а.е. и от 1,1 до 2,2 а.е. для относительно холодной звезды F8.

А поскольку объединенная околозвездная обитаемая зона вокруг четверной системы идентичных звезд будет вдвое больше внутреннего и внешнего радиусов одиночной звезды такой величины, такая объединенная околозвездная обитаемая зона будет иметь внутренний радиус примерно от 2,2 а.е. до 4,0 а.е. и внешний радиус. радиус между примерно 4,4 а.е. и 7,4 а.е., в зависимости от точной светимости звезд класса F.

Внутренний край объединенной обитаемой зоны между примерно 2,2–4,0 а.е. будет примерно в 8,1801–14,8729 раз больше, чем расстояние между двумя парами звезд. Итак, если две пары звезд разделены очень коротким расстоянием, близким к минимально возможному, я думаю, планеты на внутренних краях их объединенной обитаемой зоны должны иметь стабильные орбиты.

Таким образом, четверная звездная система звезд спектрального класса F — это система, которая, как я полагаю, имеет абсолютно максимально возможный размер обитаемой зоны, оставаясь при этом достаточно правдоподобной.

ИМЕЮТ ЛИ БОЛЕЕ МАССИВНЫЕ ИЛИ МЕНЕЕ МАССИВНЫЕ ЗВЕЗДЫ БОЛЬШЕ МЕСТА ДЛЯ ПЛАНЕТАРНЫХ ОРБИТ В ИХ ОБИТАЕМЫХ ЗОНАХ?

Можно отметить, что небольшое изменение массы звезды вызовет гораздо большее изменение светимости звезды. Звезда с удвоенной массой Солнца будет иметь более чем вдвое большую светимость Солнца. Звезда с половиной массы Солнца будет иметь менее половины светимости Солнца.

Интенсивность гравитации звезды будет падать пропорционально квадрату расстояния. Интенсивность света звезды, попадающего на планету, также будет падать пропорционально квадрату расстояния. Но поскольку светимость звезды будет увеличиваться или уменьшаться гораздо быстрее, чем изменяется масса звезды, планеты, вращающиеся в обитаемой зоне звезд низкой светимости, должны находиться в гораздо более сильных гравитационных полях, чем планеты, вращающиеся в обитаемых зонах звезд высокой светимости.

И я не уверен, что больше уменьшит ширину запретной зоны планеты и позволит большему количеству планет вращаться в обитаемой зоне.

Будут ли у более массивных и ярких звезд место для более стабильных планетных орбит в их обитаемых зонах, или у менее массивных и тусклых звезд будет место для более стабильных планетарных орбит в их обитаемых зонах?

НЕКОТОРЫЕ ЗАПИСИ ЭКЗОПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ

К настоящему времени в других звездных системах обнаружено более 4000 экзопланет, а иногда в одной и той же системе обнаруживаются две или более планет. В некоторых планетных системах планеты находятся в таком же пространстве, как и в нашей системе, но в других системах планеты, обнаруженные до сих пор, расположены гораздо шире или гораздо ближе, чем в нашей Солнечной системе.

РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ПЛАНЕТАРНЫМИ ОРБИТАМИ

В системе Kepler-70 Kepler-70c вращается на расстоянии около 0,0016 а.е., или примерно на 240 000 километров дальше, чем Kepler-70b.

Во время самого близкого сближения Kepler-70c будет казаться размером в 5 раз больше Луны на небе Kepler-70b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 6

Самая узкая обитаемая зона Солнца, рассчитанная Хартом и др. в 1979 году, находится между 0,95 а.е. и 1,01 а.е. от Солнца, или 0,06 а.е. в ширину. 0,0016 а.е. 37,5 раза переходит в 0,06 а.е., поэтому в обитаемой зоне Харта есть место для 38 планетарных орбит, разделенных 0,0016 а.е.

Гораздо более широко используемая зона обитаемости, рассчитанная Kasting et al. в 1993 г. имеет консервативную зону от 0,95 до 1,37 а.е., ширину 0,42 а.е. и оптимистическую зону от 0,84 до 1,67 а.е., толщину 0,83 а.е. 0,0016 AU 262,5 раза попадает в консервативную зону Кастинга и 518,75 раз в оптимистическую зону Кастинга.

Этот вопрос требует, чтобы у каждой планеты был естественный спутник, подобный Луне. Поскольку Луна вращается вокруг Земли на среднем расстоянии около 384,399 км, расстояние между планетарными орбитами должно быть как минимум в пять или десять раз больше, чтобы планеты не слишком сильно возмущали спутники друг друга, и, таким образом, должно быть не менее 1 942 995 или 3 843,990. километров - от 0,012988119 до 0,02695486 а.е.

Таким образом, должно быть место для от 3 до 5 отдельных планетарных орбит с этим интервалом в зоне Харта шириной около 0,06 а. е., от 17 до 33 отдельных планетарных орбит в консервативной обитаемой зоне Кастинга шириной около 0,42 а. зона шириной около 0,83 а.е.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАНЕТАРНЫХ ОРБИТ

Система Kepler-70 имеет наименьшее расстояние в километрах или а.е. между планетарными орбитами. Но как насчет относительного расстояния между планетарными орбитами, отношения между большой полуосью орбиты одной планеты и большой полуосью орбиты следующей планеты?

Система Кеплер-36 имеет наименьшее относительное расстояние планетарных орбит.

Kepler-36b и c имеют большие полуоси 0,1153 а.е. и 0,1283 а.е. соответственно, c на 11% дальше от звезды, чем b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 6

Чтобы быть точным, согласно цифрам, приведенным в этом списке, Kepler-36c находится примерно на 0,013 а.е. дальше, чем Kepler-36b, и имеет большую полуось, которая примерно в 1,1127 раз больше, чем у Kepler-36b.

Обитаемая зона Харта для Солнца имеет внешний край, который всего в 1,0631 раза дальше, чем внутренний край. Таким образом, в нем может быть только одна планетарная орбита, если минимальное относительное расстояние планетарных орбит составляет 1,1127 раз.

Консервативная обитаемая зона Солнца по Кастингу имеет внешний край, который в 1,4421 раза дальше внутреннего края, а оптимистичная обитаемая зона Солнца по Кастингу имеет внешний край, который в 1,9880 раз дальше внутреннего края.

Если минимальное относительное расстояние между планетарными орбитами составляет 1,1127 раза, в консервативной обитаемой зоне Кастинга может быть четыре планетарных орбиты и семь планетарных орбит в оптимистичной обитаемой зоне Кастинга.

Если минимальное относительное расстояние между планетарными орбитами составляет 1,1127 раза, минимальное отношение между девятой планетарной орбитой и первой планетарной орбитой будет около 2,349766 - девятая планетарная орбита будет иметь большую полуось по крайней мере в 2,349766 раза больше, чем у самой внутренней планеты. .

Обратите внимание, что абсолютный размер обитаемой зоны звезды не имеет никакого значения для количества планетных орбит, которые могут быть внутри нее, если это количество орбит определяется относительным расстоянием между планетными орбитами.

Единственным способом найти место для девяти планетных орбит с обитаемой зоной звезды было бы использование минимального относительного расстояния менее 01,1127 и/или иметь более широкую относительную обитаемую зону с внешним краем, который находится относительно дальше по сравнению с внутренний край, по крайней мере, 2,349766 раз.

В таблице в статье Википедии «Околозвездная обитаемая зона» перечислено несколько статей, в которых рассчитываются различные внутренние и внешние пределы обитаемой зоны Солнца. Таким образом, различные комбинации могут создавать гораздо более узкие или более широкие обитаемые зоны Солнца.

четыре самых внутренних внутренних края имеют размеры 0,912, 0,87, 0,75 и 0,38 а.е., а четыре самых внешних края - 1,70, 2,0, 2,4 и 10 а.е. Различные комбинации из них дают соотношение внешних краев к внутренним краям 1,8640, 1,9540, 2,2666, 4,4736, 2,1929, 2,2988, 2,6666, 5,2631, 2,6315, 2,7586, 3,2000, 6,3157, 10,9649, 11,4942, 13,3333333333333333333333333333333333,

И возможно, что если минимальное расстояние планетарных орбит определяется относительными орбитальными отношениями, а не расстоянием, минимальное орбитальное отношение будет меньше 1,1127, а планетарные орбиты могут иметь меньшие отношения, чем 1,1127.

Также возможно, что минимальное расстояние между планетными орбитами определяется расстоянием, и, таким образом, многие звезды будут пригодными для жизни зонами, достаточно широкими для девяти отдельных планетарных орбит и даже для нескольких раз девяти отдельных планетарных орбит. Поэтому было бы полезно выяснить, как рассчитать минимально возможное расстояние между планетарными орбитами.

НУЖНЫ БОЛЬШИЕ ЛУНЫ?

Первоначальный вопрос требует, чтобы все девять планет, подобных Земле, в обитаемой зоне имели большие луны. К сожалению, лучшая современная теория происхождения земной Луны состоит в том, что это космическая авария, результат планетарного столкновения особого и, вероятно, довольно редкого типа. Таким образом, если принятая теория образования Луны верна, все девять маловероятных планет, похожих на Землю, в обитаемой зоне звезды также испытали бы маловероятные столкновения, которые создали для них большие луны, что значительно увеличивает невероятность.

Это умножение невероятности, вероятно, было бы столь же значительным, если бы девять планет, подобных Земле, делили единую орбиту или имели девять отдельных орбит.

Предположим, например, что планета, похожая на Землю, имеет только 0,10 вероятности наличия большой луны. Тогда вероятность того, что две планеты, подобные Земле, будут иметь большие спутники, будет равна 0,01, вероятность трех — 0,001, вероятность четырех — 0,0001, вероятность пяти — 0,00001, вероятность шести — 0,000001, вероятность семи будет 0,0000001, вероятность восьми будет 0,00000001, вероятность девяти будет 0,000000001.

Должна ли планета, похожая на Землю, иметь большую луну для обитаемости? Никто не знает.

https://www.npr.org/2011/11/18/142512088/is-a-moon-necessary-for-a-planet-to-support-life 7

https://www.space.com/12574-moonless-earth-life-habitable-alien-planets.html 8

https://www.astrobio.net/news-exclusive/earths-moon-may-not-critical-life/ 9

ДЕВЯТЬ ПЛАНЕТ НА ОДНОЙ ОРБИТЕ

Как указывалось в некоторых ответах, возможно иметь несколько планет, от семи до сорока двух, с одинаковой массой и на одинаковом расстоянии друг от друга, разделяющих одну планетарную орбиту, как это было предложено a4android.

Как говорит a4android, это предлагается на веб-сайте Шона Рэймонда PlanetPlanet https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/ 10 Что, в свою очередь, предлагается в статье Смита и Лиссауэра (2010).

http://adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S 4

И такая планетарная конфигурация может быть невозможна естественным путем, и в этом случае высокоразвитая цивилизация должна была построить планеты и/или переместить их на свои орбиты когда-то в прошлом. Эта цивилизация могла быть одним из обществ, живущих в настоящее время в девяти мирах, или цивилизацией, действовавшей за миллионы или миллиарды лет до времени истории, в зависимости от потребностей истории.

И некоторые из других орбитальных конфигураций, которые я предложил в своем ответе, также могут быть настолько маловероятными, что планетная система с такими конфигурациями могла быть построена высокоразвитой цивилизацией когда-то в прошлом.

ДОБАВЛЕНО 22.08.2019

Кто-то подсчитал, сколько более или менее похожих на Землю планет может вращаться по отдельным орбитам в пределах околозвездной обитаемой зоны звезды. И ответ, кажется, до пяти, согласно источникам.

https://www.space.com/34555-how-many-planets-fit-inside-one-habitable-zone.html 11

Однако считается, что расчеты были сделаны для красного карлика. И в статье не говорится, будет ли максимальное число меньше, таким же или больше для более массивных звезд типа G и F.

Предполагая, что максимальное количество стабильных планетных орбит с обитаемой зоной любой звезды будет равно пяти, любая попытка иметь девять пригодных для жизни планет в одной солнечной системе должна иметь по крайней мере две звезды или разместить все планеты на равном расстоянии друг от друга вдоль одной единственной планетарной системы. орбита в обитаемой зоне.

Ответ один. Ваша система из девяти похожих на Землю планет должна находиться на орбите только в обитаемой зоне одной солнцеподобной звезды. Однако обитаемая зона будет примерно в одной астрономической единице от главной звезды. Просто нет необходимости иметь более одного карлика G-класса и нет необходимости иметь обитаемую зону шире одной астрономической единицы.

По сути, эта проблема была решена астрофизиком Шоном Рэймондом в рамках его проекта по созданию совершенной Солнечной системы . Ваша гипотетическая солнечная система требует только урезанной версии; тот, который далек от конечного.

Но зачем экономить. Давайте посмотрим на ингредиенты для создания Ultimate Solar System 1 Шона Рэймонда и посмотрим, можно ли легко вписаться в Девять скандинавских миров, основанных на планетах, похожих на Землю. На самом деле, будут дополнительные планеты, которые могут быть такими, какими пожелает ОП.

Давайте посмотрим на наши ингредиенты.

Звезда немного меньше Солнца (50-70% массы Солнца).

Миры (планеты или луны) размером от половины до двух от Земли, содержащие от одной десятой до десяти раз больше воды, чем Земля.

Любые другие аксессуары, которые могут нам понадобиться (например, газовые планеты-гиганты).

Мы можем расположить эти ингредиенты как угодно. Наша цель — упаковать как можно больше миров в обитаемую зону. Мы можем использовать наши приемы ниндзя (со-орбитальные планеты и луны). Но система должна оставаться стабильной в течение миллиардов лет. Нам не поможет динамическая нестабильность, из-за которой на звезду упадет куча пригодных для жизни миров.

Теперь давайте посмотрим, как будет выглядеть Ultimate Solar System 1 Шона и сколько планет она будет содержать.

СОВЕРШЕННАЯ СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА 1. Давайте включим только миры размером с Землю. Никаких газовых гигантов. Как мы видели, количество планет, которые мы можем втиснуть в обитаемую зону, зависит от того, насколько они велики. Большие и массивные планеты должны быть расположены на большем расстоянии друг от друга. А для максимальной компактности орбит нам нужны планеты одинакового размера. Я выбираю планеты, масса которых составляет половину массы Земли (около 80% массы Земли). Планеты такого размера определенно удовлетворяют критериям обитаемости. Думаю, я немного нервничаю из-за того, что самые маленькие планеты в выбранном нами диапазоне масс могут оказаться на грани обитаемости. И мы не хотим получить систему, полную Марсов!

На приведенной ниже схеме схематически показано, что из этого получится.

Наша первая окончательная Солнечная система. Каждая орбита вокруг звезды (жирная серая линия) содержит две пары двойных Земель в коорбитальной (троянской) конфигурации. Зеленая заштрихованная область представляет обитаемую зону.

Мы можем поместить шесть стабильных орбит в обитаемую зону. Каждая орбита имеет два набора бинарных Земель. Это планеты размером с Землю с лунами размером с Землю. Каждая бинарная планета находится в троянской (коорбитальной) конфигурации с другой бинарной планетой, разделенной на 60 градусов на их орбите вокруг звезды.

Шесть орбит. Две двойные планеты на орбиту. Две планеты на двоичную систему. Получается 24 обитаемых мира в одной системе!

Если мы возьмем Ultimate Solar System 1 Шона Рэймонда, то получим 24 похожие на Землю планеты. Более чем достаточно места, чтобы найти места для Девяти скандинавских королевств и иметь пятнадцать других похожих на Землю планет, доступных для чего-то еще. может быть, Валгалла или два?

Учитывая, что конечные солнечные системы вряд ли сформируются естественным путем, но поскольку то, о чем мы говорим, является родиной товаров, правда, только скандинавских богов, то, несомненно, они могут двигаться своим таинственным образом, чтобы перемещать точно нужное количество со- вращающихся вокруг планет, которые им нужны для всех их царств, с несколькими запасными на всякий случай.

В заключение, если звезде нужно только находиться в диапазоне от 50% до 70% солнечной массы, то одна звезда класса K должна быть в состоянии заполнить счет.

Благодарность: этот ответ был бы невозможен, если бы не блестящая и творческая работа Шона Рэймонда, профессионального астрофизика. Его веб-сайт следует посещать всем хорошим создателям миров, желающим строить интересные и экзотические солнечные системы и планеты.