Какой была бы жизнь на Земле, если бы Солнце заменили двумя голубыми гигантами?

Голубые сверхгиганты массивны. Действительно, очень массивный - в десятки раз больше массы Солнца. Они также очень горячие, большие и светящиеся. Они живут намного короче, чем звезды, подобные Солнцу, и могут эффектно умереть. Все это означает, что они не являются великими звездами для обитаемых планет.

Светимость Солнца порядка$10^{26}$ватт - невероятное количество (подумайте об этом по сравнению с лампочкой)! Но это ничто по сравнению с голубым сверхгигантом. Ригель А имеет светимость в 120 000 раз больше! Давайте посмотрим, сможем ли мы воспроизвести эффекты Солнца, сравнив плотность звездного потока . поток$F$от звезды в радиусе$r$является

Двойная система голубых сверхгигантов — это UW Canis Majoris со спектральными классами O7.5 и O9.7. Их общая светимость составляет примерно 260 000 солнечных светимостей, и они вращаются близко друг к другу, вероятно, на расстоянии около 0,16 а.е. Следовательно, их околозвездная обитаемая зона должна быть сравнима с зоной Ригеля; вы не сможете выйти на орбиту ближе, чем примерно на 350 а.е., и все еще иметь пригодную для жизни планету.

Поместите Землю вокруг центральных синих сверхгигантов в системе, и все станет интереснее. Он будет получать в 120 000 раз больше потока, чем от Солнца, поэтому будет жарко. Чтобы представить это в перспективе, Земля должна быть на расстоянии около 0,00288 а.е. от Солнца, чтобы получать такое тепло. Я ожидаю, что температура будет - ну, наверное, много сотен градусов, независимо от того, какую шкалу вы используете. О жизни на поверхности не может быть и речи.

Любая жизнь должна быть под землей. Даже экстремофилы будут чувствовать себя довольно тепло. Воды не будет, так что подземная жизнь — наш единственный вариант. Я сомневаюсь, что у чего-то большего, чем маленькие бактерии, есть шанс. Даже что-то вроде червяка имело бы шанс стать сверхновой. О, и это предполагает, что вокруг этих звезд могла сформироваться такая маленькая планета (я бы не стал ставить на это) и что жизнь могла развиваться достаточно быстро.

У вас есть только два варианта стабильной орбиты:

• Земля вращается вокруг одной из голубых звезд, а другая находится далеко. Цикл дня и ночи с главной звездой классический, но вторая будет видна в некоторые ночи и, возможно, даже днем. В зависимости от времени года у вас может быть сезон со светлыми ночами, сезон с темными ночами и два промежуточных сезона.
• Земля вращается вокруг барицентра обеих звезд. Вы всегда видите обе звезды очень близко на небе, за исключением случаев, когда они опускаются или поднимаются над горизонтом. У вас сбалансированный дневной/ночной цикл, зависящий от орбитальной скорости и вращения планеты.

В обоих случаях звезды очень яркие и излучают сильное излучение, оказывая сильное давление на формы жизни. Виды будут избегать воздействия прямых солнечных лучей и выработают специальные механизмы защиты, такие как ADN-множественные реплики. В маловероятном случае планеты, заблокированной приливом, район рассвета будет интересным местом с меньшим воздействием, но с достаточным количеством энергии.

Теперь у нас есть проблема относительно продолжительности жизни голубых звезд. Нашей Земле 4,6 миллиарда лет. Простые клетки появились через 1 миллиард лет после этого, за ними последовали (ну, всего 200 миллионов лет) цианобактерии, которые правили днем. Через 1,5 миллиарда лет после этого появилась многоклеточная жизнь. Голубая звезда вряд ли продержится так долго, поэтому ваши формы жизни, скорее всего, будут очень примитивными.

Абсолютная величина Ригеля из Википедии составляет -7,92+/-0,28 по сравнению с абсолютной величиной Солнца 4,83. В небе он будет иметь видимую величину -26,74 - 4,83 - 7,92 (+/- 0,28), это средняя визуальная величина -41,29.

Каждые 5 пунктов величины ниже означают 100-кратное увеличение интенсивности, а это означает, что Ригель даст вам от 97 000 до 163 000 раз большую выходную мощность солнца при среднем увеличении в 126 000 раз.

Используя четвертый степенной закон для излучения и температуры поверхности земли в 300 К в теплый день, вы получите диапазон температур от 5000 до 5800 градусов по Цельсию. более близкая орбита.

Насколько близко была бы Земля к Ригелю с массой в 21 солнечную, если бы Земля не получила толчка и Солнце внезапно заменилось Ригелем?

Мы определяем M как массу Солнца, r как 1 а.е., m как массу Земли и G как гравитационную постоянную.

Из http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Mechanics/Gravitation/text/Kinetic_energy_in_orbit/index.html

Полная энергия на стабильной орбите GPE равна -GMm/r, если предположить, что энергия 0 находится на теоретическом бесконечном расстоянии, что не требует никакой скорости вращения, чтобы не втягиваться. KE определяется как GMm/2r, что дает полную энергию из -GMm/2р. Это означало бы, что 2KE + GPE = 0 для стабильной орбиты.

Поскольку нас интересуют только отношения, мы не будем переводить их в базовые единицы. С Ригелем 21M GPE изначально составляет -21GMm/r, а KE изначально составляет GMm/2r на своей исходной орбите вокруг Солнца, прежде чем он начнет ускоряться внутрь к более крупному и тяжелому Ригелю.

Когда земля падает внутрь, она получает KE и теряет GPE в равных количествах.

$\text{GPE loss} = -21\,\frac{\text{GMm}}{r} + 21\,\frac{\,\text{GMm}}{R}$,

так$\text{New KE} = \frac{\text{GMm}}{2r} - 21\frac{\text{GMm}}{r} + 21\frac{\text{GMm}}{R}$.

$\text{New GPE} = -21\frac{\text{GMm}}{R}$

Теперь нам нужно найти такое R, что$2 \cdot \text{New KE} + \text{New GPE} = 0$

$2 \cdot (\frac{\text{GMm}}{2r} - 21\frac{\text{GMm}}{r} + 21\frac{\text{GMm}}{R}) - 21\frac{\text{GMm}}{R}) = 0$

Мы можем умножить G, M и m, чтобы легче было следовать.

$2 \cdot (\frac{1}{2r} - \frac{21}{r} + \frac{21}{R}) - \frac{21}{R} = 0$

$2 \cdot (0.5/r - 21/r + 21/R) - 21/R = 0$

$\frac{1}{r} - \frac{42}{r} + \frac{42}{R} - \frac{21}{R} = 0$

$\frac{-41}{r} + \frac{21}{R} = 0$

что делает$R = \frac{21}{41r}$что составляет 0,512 а.е.

Это увеличивает плотность потока, падающего на Землю, почти в 4 раза, а температуру поверхности — в 1,4 раза, при условии, что Земля теряет тепло из-за излучения. Это приведет к повышению температуры поверхности до 7100-8200 градусов по Цельсию.

На практике он, вероятно, формировал бы своего рода эллиптическую орбиту, приближаясь и удаляясь, варьируясь от 1 а. . Если кто-то еще хочет вычислить это, вперед.

Любой сценарий не только поджарит землю, заставит ее раскаляться добела и, возможно, даже выкипит в космос!

Что касается голубых звезд, которые не имеют достаточно долгой жизни: как насчет голубых отставших ? Это подходит для систем с несколькими звездами и открывает еще больше экзотических возможностей.