Почему планеты в звездных системах красных карликов, как правило, имеют более высокую вероятность приливной блокировки?

Я читал об обитаемости систем красных карликов в Википедии , а также в некоторых интернет-статьях на похожие темы. Проблема в том, что он не объясняет, почему и как это произошло. Поиск в гугле не дает результатов. С тех пор это стало для меня загадкой.

Все мы знаем, что звезды-сверхгиганты с большей массой имеют более сильную гравитацию, чем звезды-карлики с меньшей массой. Поэтому я могу предположить, что более сильная гравитация также приводит к более сильным приливным силам. Итак, могу сделать вывод:

Звездные системы с большой массой должны иметь более высокую вероятность приливного замка, чем карликовые системы с меньшей массой, верно?

Из этого предположения, которое противоречит действительности, вытекает другой вопрос:

Означает ли это, что вероятность приливного замка больше связана с размером планеты по отношению к размеру звезды-хозяина, чем с ее массой или гравитационными силами?

Но вот мое другое предположение: вероятно, более концентрированный (почти точечный источник) гравитации меньших красных карликов удерживает планеты более эффективно, чем широкая гигантская звезда. (Это своего рода аналог небольшого магнита динамика, который имеет более сильное магнитное поле по сравнению с магнитным полем Земли при измерении).

Короче говоря, обитаемая зона для красных карликов намного ближе к звезде, и именно расстояние от звезды сильнее влияет на приливные силы.
Может ли это быть артефактом систематической ошибки выборки? То, как мы ищем экзопланеты, может дать нам ложное представление о вероятности, потому что их гораздо легче найти вокруг определенных типов звезд.

Ответы (1)

Грубый способ увидеть, что происходит...

Приливная сила возникает из-за разницы в силе гравитации, поэтому следует закону обратного куба:

Ф т я г е М * р 3

где М * звездная масса и р это расстояние. Так что на том же расстоянии от менее массивной звезды приливная сила действительно будет слабее. Но что обычно представляет интерес, так это влияние на планеты в обитаемой зоне. В первом приближении определим обитаемую зону как место, где планета получает такое же количество инсоляции от своей звезды, как Земля от Солнца. Тогда закон обратных квадратов дает:

р ЧАС Z л * 1 / 2

где л * это светимость звезды. Для звезд главной последовательности мы можем аппроксимировать, используя зависимость масса-светимость по степенному закону :

л * М * к

где показатель степени к традиционно дается как 3,5, хотя он может варьироваться от 2 до 4 в интересующем диапазоне масс. Их объединение дает:

Ф т я г е ,   ЧАС Z М * 1 3 к / 2

Показатель отрицательный для к > 2 3 , что имеет место для соотношения массы и светимости главной последовательности. Поэтому приливная сила в обитаемой зоне увеличивается с уменьшением массы звезды: меньшее расстояние до обитаемой зоны для этих звезд дает более сильный эффект, чем уменьшение массы.