Может ли двойная звезда оптически «вращаться» вокруг планеты?

Я смотрел научно-фантастическое аниме середины 70-х. В нем была звезда, вращающаяся вокруг планеты. Поскольку это казалось невозможным, а я никогда об этом не слышал, я поискал в Интернете, возможно ли это в очень маловероятной ситуации или в теории.

На аналогичный вопрос на Quora , после множества ответов нет, нет, нет, нет от астрономов/астрофизиков, некоторые из них с очень подробными моделями и теориями с разными сценариями и уравнениями, один ответ гласил:

Абсолютно.

Если бы две звезды с одинаковой массой вращались вокруг друг друга в равновесии, то вы могли бы бросить планету любого размера в барицентр двух звезд. Тогда оптически у вас будет не одна, а две звезды, вращающиеся вокруг планеты. Планета была бы равноудалена от двух звезд во все моменты времени и испытывала бы одинаковое гравитационное притяжение в двух диаметрально противоположных направлениях и, следовательно, никогда не отклонялась бы от барицентра. Однако эта система не будет находиться в устойчивом равновесии, и проходящий мимо небесный объект любой массы может разрушить эту систему. Следовательно, это, вероятно, то, что вряд ли будет наблюдаться.

Это возможно?

Я не астрофизик, поэтому я не могу дать вам правильный ответ с математикой, поэтому это комментарий. Могу поспорить, что ответы, которые вы здесь получите, будут примерно такими: «это слишком нестабильно, чтобы длиться какой-либо период времени. Даже малейшее возмущение в конечном итоге отправит планету в одну из звезд или в сторону от обеих». их". Бьюсь об заклад, ваш процитированный ответ исходит из чистой математики, с точки зрения игнорирования ненужных переменных, а не с точки зрения того, что это действительно может произойти. В связи с этим вы найдете эту статью интересной: spaceplace.nasa.gov/barycenter/en
Интересный вопрос, как говорит @Cody, ответ, вероятно, заключается в какой-то математической модели проблемы трех тел относительно того, насколько стабильной будет такая орбита.
Но, насколько я знаю, здесь есть астрофизики, кто-нибудь может ответить или это слишком сложно? Я честно спрашиваю, потому что понятия не имею, это может быть очень легко вычислить или нет, так как у меня нет знаний, я не могу сказать
Коди прав. Вам также не нужно быть астрофизиком. Базовое понимание орбит подскажет вам, что 2 больших тела, вращающихся вокруг третьего, меньшего, не являются стабильными, потому что центральное тело соскользнет со своего места, и нет никакой силы, удерживающей его в центре, но когда оно сместится от центра, будут силы, бросающие его. это о. Как карандаш, балансирующий на острие на ветру. Это не стабильно. (если кто-то хочет ответить картинками и седловыми точками, не стесняйтесь), но это конкретное решение умно, нереалистично и временно.
есть ли способ рассчитать, сколько времени можно провести в этом нестабильном состоянии? Потому что нестабильным по звездным меркам может быть много лет
Не совсем, и ответ, вероятно, может варьироваться от 5 минут до 100 000 лет. Слишком много неизвестных и слишком много переменных, чтобы сказать что-то подобное наверняка. Используя аналогию пользователя LTK, вы можете поставить карандаш точно на его острие, но кто может сказать, сколько времени пройдет, пока он не упадет? Можете ли вы объяснить все легкие толчки Земли или легкие порывы ветра? Кроме того, исходя из известных процессов формирования, нет естественного способа, чтобы подобная система когда-либо сформировалась. Это должно быть специально разработано таким образом, и кто будет это делать?
Последний вопрос, который я задал, был о «звездах-изгоях». Я полагаю, что есть теория, которую я где-то читал, что они выбрасываются из галактик при определенных событиях. Разве планета не может быть отброшена событием и позже захвачена двойной звездой? (очень маловероятно, но, учитывая размер известной Вселенной, не становится ли это менее маловероятным?)
@sephyr было бы здорово узнать, какая величина сил потребуется, чтобы возмутить такую ​​систему, чтобы узнать, хорош ли пример с карандашом или нет.
@ Пабло, это, вероятно, должен быть отдельный вопрос, но планеты могут быть брошены, потеряны одной звездой и захвачены другой. Любая система из 3 или более тел делает возможным как изгнание (мошенничество), так и захват. Захват менее распространен, и планеты-изгои, вероятно, довольно распространены, но захват планет-изгоев и звезд, крадущих планеты у других звезд, может произойти, когда они проходят достаточно близко.
Связано: Scholarpedia.org/article/Sitnikov_problem прикольная гифка, а потом много математики...

Ответы (1)

Планеты не вращаются вокруг звезд. Звезды не вращаются вокруг планет.

Всякий раз, когда есть два тела, связанные силой тяжести, они оба вращаются вокруг своего общего центра масс. Например, и Земля, и Луна вращаются вокруг своего общего центра масс, но на самом деле это довольно близко к центру Земли, поэтому кажется, что Луна вращается вокруг Земли.

Если кажется, что звезда вращается вокруг планеты, это означает, что планета намного тяжелее звезды. Насколько нам известно, это невозможно. Их общий центр масс был бы намного ближе к звезде, поэтому казалось бы, что планета, как обычно, вращается вокруг звезды.

Если у вас есть две звезды, вращающиеся вокруг друг друга (на самом деле, вокруг их общего центра масс) очень близко, то у вас может быть планета, вращающаяся вокруг обеих. Если бы планета вращалась слишком близко, ее орбита не была бы стабильной.

Но если орбита планеты находится достаточно далеко от пары звезд, то орбита может быть стабильной очень долгое время. Минимальное расстояние, по крайней мере, в 2...4 раза больше расстояния между звездами, в идеале намного больше. Мы открыли такие планеты. Kepler-47c — газовый гигант в циркумбинарной обитаемой зоне системы Kepler-47.

На этой вики-странице есть более подробная информация:

https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems

РЕДАКТИРОВАТЬ: Если у вас есть тесно связанная двойная звезда с планетой прямо между ними, в барицентре двух звезд, это нестабильная система. Любое незначительное возмущение вытянет планету оттуда, а затем результирующая сила будет вытягивать ее еще дальше. В конечном итоге он упадет на одну из звезд. Это не самостабилизация.

Я даже не могу представить себе какой-либо мыслимый механизм, который мог бы поместить планету туда с самого начала.

да, именно поэтому я добавил кавычки к слову «орбита», когда задавал вопрос. Но вы поняли смысл. Но я думаю, вы не ответили, возможно ли, чтобы планета находилась в барицентре двух звезд.
@Пабло - теперь я понимаю, что ты имеешь в виду. Я сделал правку в конце ответа.
Оставлю вопрос пока открытым. Если никто не придет с математическим объяснением того, насколько слабой должна быть сила возмущения, чтобы выбросить оттуда планету (чего никто не понимает, как она могла туда попасть), я приму ваш ответ.
Почти не нужна математика. Планета находится в барицентре: результирующая сила равна нулю. Планета немного смещена от барицентра (это сделали бы только случайные колебания), результирующая сила направлена ​​от центра бари, к более близкой звезде (потому что звезда, которая ближе, теперь оказывает большую силу, чем другая звезда). Это проблема. Суммарная сила, действующая на планету, никогда не указывает на барицентр, она направлена ​​от него. Поэтому он никогда не возвращается к равновесию, но убегает от него. Планета похожа на шар для боулинга, сидящий на вершине круглого купола — в конце концов малейший ветерок столкнет его вниз.
@FlorinAndrei конечно нужна математика! Это динамическая задача трех тел. Ваш вывод может быть правильным, но ваше объяснение не является КЭД. Вы должны быть осторожны, используя аналогии с простой потенциальной поверхностью, бегущей вниз. Это, как известно, терпит неудачу, когда люди пытаются объяснить, почему орбиты вблизи треугольных точек Лагранжа CR3BP L4 и L5 стабильны, даже если упрощенно нарисованная поверхность потенциальной энергии выпукла. Проблема в том, что псевдопотенциал во вращающейся системе отсчета содержит члены, зависящие от скорости, и некоторые люди устанавливают их равными нулю перед построением графика.
Может ли двойная звезда оптически «вращаться» вокруг планеты?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v