Каков предел Роша компактной звезды белого карлика?

Далеко-далеко во Вселенной ( в частности, в 542 миллионах килопарсеков отсюда ) галактика стоит как прочное наследие давно вымершей сверхразвитой инопланетной цивилизации, высоко по шкале Кардашева. В центре находится сверхмассивная черная дыра, в триллион раз массивнее нашего Солнца, вокруг которой вращается множество гигантских звезд, продолжительность жизни которых искусственно продлена до такой же продолжительности, как у красных карликов.

  1. Первое кольцо представляет собой коорбитали девяти голубых гипергигантов, каждая звезда в 56 раз шире, в 250 раз массивнее и более чем в шесть с половиной миллионов раз ярче нашего Солнца.
  2. Второе кольцо представляет собой коорбиталь девяти смешанных двойных систем, каждая из которых представляет собой голубой гипергигант (такой же, как и первое кольцо), вокруг которого вращается желтый гипергигант (в 1575 раз шире, в 40 раз массивнее и в 630 000 раз ярче нашего Солнца).
  3. Третье кольцо представляет собой коорбиталь девяти желтых гипергигантских двойных систем, все из которых имеют те же параметры, что и второе кольцо.
  4. Четвертое кольцо представляет собой коорбитал девяти смешанных двойных систем, каждая из которых представляет собой желтый гипергигант (такой же, как второе и третье кольца), вокруг которого вращается красный сверхгигант (в 2069 раз шире, в 20 раз массивнее и в 589 000 раз ярче нашего Солнца).
  5. Пятое и последнее кольцо представляет собой коорбитал девяти красных сверхгигантов с теми же параметрами, что и четвертое кольцо.

Такое расположение создает галактическую обитаемую зону, достаточно большую, чтобы поглотить весь наш Млечный Путь. В этой обитаемой зоне есть девять орбитальных колец, каждое из которых состоит из коорбиталей девяти белых карликов, каждая из которых такая же, как наша Луна, но на одну десятую процента ярче и на 140% тяжелее нашего Солнца. согласно пределу Чандрасекара. Вокруг каждого из белых карликов вращается девять орбитальных колец, и на каждом кольце находится коорбиталь девяти планет земного типа с собственной большой луной.

Это на самом деле преимущество, так как цель белых карликов строго гравитационная, солнечный свет исходит только от всех этих куч массивных звезд, вращающихся вокруг черной дыры. Но есть еще одна проблема, связанная с обращением вокруг меньшей, но более массивной звезды — предел Роша.

По сути, предел Роша определяет минимальное расстояние, на котором одно тело может вращаться вокруг более крупного тела, не разрываясь на части под действием силы тяжести. Предел Роша нашего Солнца составляет 556 397 километров. Как далеко будет предел Роша звезды, масса которой на 140% больше массы нашего Солнца?

Проверка реальностью: не работает. Короткая продолжительность жизни больших звезд связана с тем, что они сжигают топливо так быстро, чтобы погасить всю эту энергию. Убавьте пламя, и вы уменьшите яркость. Красный карлик сжигает все свое топливо, любая звезда, которая существует столько же, не может быть ярче на единицу массы.
@ErdelvonMises Можете ли вы дать мне более простой и прямой расчет?
@JohnWDailey Я не думаю, что это может быть проще, если я не дам вам его уже вычисленным. Но я не могу, потому что отсутствуют данные.
@JohnWDailey И это действительно меняется в зависимости от массы вращающегося объекта.
В этом вопросе много ненужной информации. Предел Роша компактной звезды белого карлика точно такой же, как предел Роша недоваренного лимонного безе той же массы. ВСЕ, что имеет значение, — это масса источника гравитации и физическая структура объекта, вращающегося вокруг него. Перейдите по ссылке, которую дал Эрдель фон Мизес, и расчет (в основном) тривиален.
Формула, содержащаяся в ссылке, предоставленной @ErdelvonMises, является максимально возможной, и вы могли бы найти ее с помощью очень простого поиска. Мы не можем перейти к вычислению формулы в конкретном случае, иначе нас завалят их небольшими вариациями, а мы не для этого.
И последняя рекомендация: если вы хотите вращать вокруг набора объектов с массой, вероятно, вы будете в безопасности, просто находясь за пределами предела Роша для всех объектов.
@PcMan приближение, предоставленное EvM, относится к твердому телу, находящемуся в гидростатическом равновесии. Белые карлики... интересны по сравнению с камнем. Давление вырождения электронов будет довольно мощной силой, дающей захватывающий потенциал для довольно энергичных изменений размеров в присутствии достаточно сильного гравитационного поля...
@StarfishPrime не имеет значения, каков состав центрального тела, если его гравитационное поле (и, следовательно, форма) имеет примерно сферическую форму. Состав тела на орбите имеет большое значение, так как его физическое сопротивление деформации сильно влияет на предел Роша. Но центральное тело может быть черной дырой, или нейтронной звездой, или газовым гигантом, или каменистой планетой, если оно упаковывает такую ​​же массу в эффективный точечный источник, который является математическим центром его гравитации. (очевидно, нельзя допустить, чтобы он выходил за пределы рассматриваемой высоты орбиты)
«Насколько далеко будет предел Роша звезды, масса которой составляет 140% массы нашего Солнца?» Очень похоже на вопрос для Astro.SE.
@PcMan, ... каменистая планета или недоваренное лимонное безе, если только...
Ferrero Rocher - наименьшая из ваших проблем с этой предлагаемой звездной системой :-/
Я был бы очень удивлен, если бы эти луны были стабильными.

Ответы (2)

Радиус Роша не важен.

введите описание изображения здесь

Радиус Ферреро-Роша для похожей на Землю планеты, вращающейся вокруг вашего белого карлика, составляет около 640 000 км. Примерно в сто раз больше радиуса Земли.

С другой стороны, обитаемая зона белого карлика, как утверждается, составляет около 0,01 астрономической единицы (а.е.). Одна а.е. составляет около 150 000 000 км и является расстоянием от Земли до Солнца.

Ваша планета разрывается на части, находясь в пределах 640 000 км от звезды. Но вся жизнь на планете сгорает дотла задолго до этого, как только вы окажетесь в пределах 1 500 000 км.

Большое число почти в три раза больше, чем малое. Так что не беспокойтесь о радиусе Роша.

Вместо этого вам следует беспокоиться о том, есть ли у вашего вложенного созвездия звезд, вращающихся вокруг звезд, шансы быть стабильными в долгосрочной перспективе. Насколько мне известно, три конфигурации тела стабильны только в том случае, если они представляют собой конфигурацию Солнце-Земля-Луна. В двойной звездной системе нет стабильных орбит, если только орбита не настолько велика, что две звезды можно рассматривать как одну массу. И у тебя гораздо больше, чем три тела.

Если вы не слишком заняты, вам следует побеспокоиться еще о том, как долго просуществуют большие звезды, прежде чем сгорят. Большие звезды не длятся так долго, как вы видите.

Если в течение дня остается время, вы можете беспокоиться о том, существует ли атмосферный радиус Роша , который больше, чем нормальный радиус Роша, и в пределах которого приливные силы отрывают газ вокруг планеты, не разрывая планету на части. Это может привести к тому, что все на планете задохнется, прежде чем сгореть дотла.


Оцените радиус Роша р используя формулу

р "=" р м ( 2 М М М м ) 1 / 3

для р м радиус планеты; М М звездная масса; и М м масса планеты. Приведенная выше формула эквивалентна той, которую дал Devio52, только цифры легче найти в Интернете.

Поскольку планета похожа на Землю, и вы даете массу звезды, мы имеем

р м 6400 км 6.4 × 10 6 м

М М 1,4 × 2 × 10 30 кг "=" 2,8 × 10 30 кг

М м 6 × 10 24 кг

Таким образом, радиус Роша равен

р м ( 2 М М М м ) 1 / 3 "=" 6.4 × 10 6 ( 2 2,8 × 10 30 6 × 10 24 ) 1 / 3

6.4 × 10 6 ( 10 30 10 24 ) 1 / 3 "=" 6.4 × 10 6 × 10 6 / 3

"=" 6.4 × 10 6 × 10 2 "=" 6.4 × 10 8 метров

Нам нужно больше информации, чтобы ответить на этот вопрос. Чтобы рассчитать ответ самостоятельно, вы можете использовать эту формулу.

Д "=" р М ( п М п м ) ( 1 / 3 )
В этом случае радиус звезды, р М = 8919. Но теперь вам также нужно знать плотность карликовой звезды п М и его гипотетически вращающаяся планета п м . Предел Роша меняется в зависимости от плотности вовлеченной планеты, поэтому вам нужно будет вычислить его снова для каждой планеты в вашей солнечной системе.

В качестве альтернативы, если вы хотите выглядеть действительно точным, вы можете определить резонансную частоту вашего Солнца на основе его увеличенного размера, а затем поместить вращающиеся планеты в точки резонансной гармонии вдоль орбитального радиуса. Например, в нашей системе отношение периода обращения Земли к периоду обращения Марса составляет 3:2, а Венера:Земля — 8:5, что является хорошим соотношением и сочетается, как ноты в аккорде. Все, что вам нужно сделать, это выяснить, в какой тональности поет ваше солнце, и вы можете опираться на теорию музыки, чтобы поддерживать ее на каждом этапе. Ваши читатели не смогут заметить разницу, потому что она будет казаться полностью аналогичной тому, как движется наше собственное небо.

Обратите внимание, что каменистые планеты в значительной степени являются каменистыми планетами, вы не увидите больших различий.