Основное влияние на обитаемость экзолун, вращающихся вокруг этого коричневого карлика.

Мне нужно дать некоторую предысторию этого вопроса. Меня интересует идея густонаселенной звездной системы, и наличие больших экзолун — это один из способов, благодаря которому все они могут вращаться примерно в одной и той же части обитаемой зоны и иметь очень высокие шансы на литопанспермию, не имея необходимости вращаться очень близко к маленькую звезду и быть привязанным к ней. Учитывая размер спутников Юпитера, вам понадобится очень большая планета, больше похожая на коричневого карлика, чтобы иметь земные экзолуны, но тогда эти планеты могли бы вращаться дальше от главной звезды и не страдать от огромных вспышек и солнечных ветров, которые страдали бы от них. когда они плотно упакованы вокруг настоящего красного карлика, как это, возможно, происходит в системе Trappist-1. Все они (вероятно) будут привязаны к коричневому карлику, но будут иметь цикл день/ночь по отношению к звезде.

Предположим, что есть звезда, которая имеет характеристики, подобные солнцу, и поэтому обитаемая зона аналогична зоне Земли. На расстоянии 1 а.е. вращается коричневый карлик массой 80 МДж и диаметром 200 000 км; не быть красным карликом на последнем препятствии:введите описание изображения здесь

У него есть луны, каждая из которых составляет около половины массы Земли. Кажется, что половины массы Земли достаточно, чтобы быть разумно обитаемым при определенных условиях, но не слишком сильно возмущать друг друга гравитационно:введите описание изображения здесь

Они расположены по-разному, но обычно от 1,5 до 1,75 от предшествующей большой полуоси. Четвертая луна находится на расстоянии около 1 157 140 км, а последняя луна находится на расстоянии чуть более 8 миллионов. Я не знаю, не пересекаются ли орбиты на астрономических временных рамках, но это кажется достаточно стабильным. Коричневый карлик имеет большой радиус холма на орбите в 1 а.е. вокруг аналога Солнца. За пределами 8-й луны все становится нестабильным в видимых временных рамках, поэтому 9-я и 10-я луны были удалены.

Позже я понял, что предел Роша является здесь более серьезной проблемой и что внутренние спутники находятся в опасности. Мне сказали, что спутник с плотностью Земли может вращаться почти произвольно близко к Юпитеру, потому что плотность атмосферы Юпитера означает, что радиусы Роша лежат внутри Юпитера. Он должен был оказаться в опасности взаимодействия с атмосферой, прежде чем он мог превратиться в руины.

Поэтому я накрыл его и поместил ОЧЕНЬ близкую луну на расстоянии 1 радиуса. Однако, даже если предположить, что информация верна, существует БОЛЬШАЯ разница между Юпитером и коричневым карликом массой 80 юпитеров (точнее, 79 юпитеров). К сожалению, выполнение фактических расчетов (Rl=2,44Rp*кубический корень[Pp/Ps]) для предела Роша и предположение о плотности спутников Земли дает предел = 4,56673413178 радиусов коричневых карликов, что составляет 456 673 км. Это означает, что на увеличенном изображении ниже зеленая и розовая орбиты на самом деле являются кольцами (теперь мне интересно, будут ли другие луны делать какие-либо интересные промежутки):введите описание изображения здесь

Возможно, мой коричневый карлик немного пухлый на 1,4 радиуса Юпитера (может быть, он вращается очень быстро или может быть очень горячим, что было бы плохо), поэтому реальная точка, в которой луны начинают превращаться в щебень, немного ближе, но давайте не будем слишком торопить события.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Некоторые вопросы:

  • Имеют ли Циан и Маруниш экстремальную вулканическую активность, как на Ио?
  • ВСЕ ли спутники заблокированы приливом, если системе 4,5 миллиарда лет, или могут ли спутники на расстоянии 4 миллиона и 8 миллионов километров избежать этой участи?
  • Хотя они имеют достаточную плотность, приливная блокировка помешает им иметь магнитные поля, так могут ли они быть защищены магнитным полем коричневого карлика?
  • Или магнитное поле коричневого карлика создает смертоносные радиационные полосы, которые делают их непригодными для жизни? Подойдет ли только несколько последних лун или это не такая уж большая проблема?
  • Если коричневый карлик почти не стал звездой, то он, безусловно, по крайней мере синтезирует литий... НО он должен израсходовать его примерно за полмиллиарда лет, поэтому, если мы переведем часы вперед на миллиард лет или около того, будет ли температура коричневого карлика по-прежнему будет важным фактором? Создает ли это перекрывающуюся обитаемую зону, что означает, что близкие луны получают двойную дозу как от солнца, так и от карлика?

В более общем плане, каковы основные проблемы обитаемости в этой системе? На самом деле единственный вопрос, который я задаю людям здесь: как далеко вы должны уйти, прежде чем одна из этих лун станет пригодной для жизни?

Вопрос о радиационном поясе, пожалуй, самый важный, но на него довольно сложно получить хорошие прямые ответы. В конце концов, вы можете обмануть приливные проблемы внутренних спутников и сделать их водными мирами, но обитаемость на поверхности, пожалуй, сомнительна...
Это довольно много вопросов для одного вопроса
@Slarty - Это вопросы подуровня, которые приходят на ум, но мой главный вопрос заключается в том, насколько обитаемой будет система. Поскольку большинство этих вопросов связаны с внутренними лунами, я отредактировал пост, чтобы сжать его до одного вопроса о том, где будет обитаемая зона коричневого карлика.
Приливная блокировка не означает отсутствия магнитного поля; Ганимед имеет один (хотя и довольно слабый) и вращается синхронно.

Ответы (2)

TL;DR:

На самом деле единственный вопрос, который я задаю людям здесь: как далеко вы должны уйти, прежде чем одна из этих лун станет пригодной для жизни?

Ваши луны на расстоянии 4 и 8 миллионов километров могут быть в порядке. Я уверен, что вы можете помахать рукой. Внутренние спутники более сомнительны из-за радиации и приливных нагрузок, но водные миры могут быть обитаемы для водных видов.


Имеют ли Циан и Маруниш экстремальную вулканическую активность, как на Ио?

Приливные эффекты - Комплекс Хелла. Мы можем значительно упростить ситуацию, просто взглянув на определение приливной силы , за вычетом некоторых посторонних деталей: Ф Т М г 3 , или сила приливной силы пропорциональна массе первички и обратно пропорциональна кубу расстояния от спутника до первички. Вы увеличили массу своего основного элемента в 80 раз, поэтому вам нужно увеличить расстояние в 4,3 раза, чтобы сохранить величину приливной силы на том же уровне... радиус орбиты, эквивалентный Ио, составляет ~ 1,8 миллиона километров, которые охватывают как голубой, так и бордовый.

Как я уже сказал, приливные эффекты сложны, поэтому никоим образом не гарантируется , что это будут миры типа Ио. Учтите также, что на этих орбитах может существовать водный мир... обитаемость такого мира было бы трудно установить, но, знаете ли, у вас там есть высшая авторская власть.

ВСЕ ли спутники заблокированы приливом, если системе 4,5 миллиарда лет, или могут ли спутники на расстоянии 4 миллиона и 8 миллионов километров избежать этой участи?

Время до приливной блокировки — это то, что совсем не совсем понятно. В зависимости от того, какие приближения вы используете, вы можете получить время блокировки менее миллиарда лет или более десяти миллиардов. Я подозреваю, что вы могли бы разблокировать самую отдаленную луну без каких-либо серьезных проблем (особенно если бы у нее была сублуна, но это отдельная тема). Однако луна в 4 миллиона километров кажется менее вероятной, но я подозреваю, что здесь достаточно места для маневра, чтобы вы могли что-то махнуть рукой.

Хотя они имеют достаточную плотность, приливная блокировка помешает им иметь магнитные поля, так могут ли они быть защищены магнитным полем коричневого карлика?

Магнитосфера Юпитера простирается на 100 радиусов Юпитера... чуть более 7 миллионов километров. Ваш коричневый карлик должен быть более плотным, горячим и более энергичным, чем Юпитер, и поэтому можно разумно ожидать, что у него будет большая магнитосфера. Даже если бы его магнитосфера была просто увеличена до 100 собственных радиусов, она охватила бы ваши внешние миры.

Или магнитное поле коричневого карлика создает смертоносные радиационные полосы, которые делают их непригодными для жизни? Подойдет ли только несколько последних лун или это не такая уж большая проблема?

Это серьезная проблема, и очень трудно ответить хорошо. Если бы мне пришлось рискнуть предположить, я бы сказал, что у ваших внутренних миров были бы очень враждебные поверхности, если бы у них не было атмосфер , но ваш внешний мир, вероятно, в порядке, даже если бы у него не было атмосферы. Здесь есть огромное пространство для маневра, и я хотел бы внести немного больше ясности, но мне не хватает.

Вы могли бы: а) иметь враждебные поверхности, но более мягкие океаны во внутренних мирах и б) в достаточно продвинутом научно-фантастическом сеттинге использовать гигантские электростатические тросы для разряда любых радиационных поясов. Это не поможет, если вы хотите, чтобы разумная поверхностная жизнь возникла во всех ваших мирах, но всем нравятся хорошие сверхразвитые виды-предшественники, которые построили хорошие вещи и исчезли, как ненадежный родитель.

Если коричневый карлик почти не стал звездой, то он, безусловно, по крайней мере синтезирует литий... НО он должен израсходовать его примерно за полмиллиарда лет, поэтому, если мы переведем часы вперед на миллиард лет или около того, будет ли температура коричневого карлика по-прежнему будет важным фактором? Создает ли это перекрывающуюся обитаемую зону, что означает, что близкие луны получают двойную дозу как от солнца, так и от карлика?

Будет тепло, конечно... намного теплее, чем на Юпитере. Возможно, вам придется отодвинуть все это немного подальше от Солнца, но я оставлю это вам, чтобы разобраться, поскольку для вычисления вклада светящихся углей вашего коричневого карлика в нагрев ваших лун требуются всевозможные усилия. битов информации, которой вы не поделились.

Спасибо. Какие детали вам нужно знать, чтобы вычислить вклад коричневого карлика в нагрев? Если он образовался определенное время назад и имеет определенную массу, не зависит ли в целом скорость его охлаждения от того, сколько времени прошло с тех пор?
@Axion вычисление его температуры, вероятно, будет сложным ... оно, вероятно, будет 300K < T < 1000K, учитывая его возраст, но это не учитывает нагрев местной звездой, что кажется нетривиальным. , учитывая, как близко это. После этого дело доходит до атмосферных составов лун. Я подозреваю, что вам нужно будет переместить коричневый карлик такого размера немного дальше от главной звезды, чтобы снизить температуру поверхности вашей луны. В основном это кажется слишком тяжелой работой, чтобы понять это ;-)

Есть много предыдущих вопросов с ответами о возможных обитаемых спутниках планет-гигантов (или иногда коричневых карликов) в обитаемых зонах звезд.

Вот ссылка на 667 постов по этой теме:

https://worldbuilding.stackexchange.com/search?q=Habitable+moons 1

И я думаю, что тот, кто интересуется обитаемостью экзолуны, спутника планет в других звездных системах, должен проверить:

«Обитаемость экзолуны ограничена освещением и приливным нагревом», Рене Хеллер и Рой Барнс, «Астробиология», январь 2013 г.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 2

А тем, кто заинтересован в создании вымышленной солнечной системы со множеством обитаемых миров, следует заглянуть в блог PlanetPlanet, особенно в раздел Ultimate Solar System.

https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/ 3

Обратите внимание, что самые экстремальные солнечные системы описываются как искусственные солнечные системы, поскольку они настолько маловероятны, что должны быть построены высокоразвитыми цивилизациями, а не формироваться естественным путем.