Сборка бинарной звездной системы - Альфа Центавра

Я также пытаюсь выяснить правдоподобие планет в системе Альфа Центавра для научно-фантастического игрового дизайна... Я поделюсь некоторыми из своих первоначальных исследований.

Одна вещь о системе — это то, как взаимодействуют двойные звезды. Центавра на самом деле имеет 3 звезды, но только А и В находятся довольно близко друг к другу. Это вызывает серьезные нарушения во всех вращающихся телах, кроме ближайших к каждой звезде:

Из https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems«Для некруговых планет, если расстояние планеты от своей главной звезды превышает примерно одну пятую расстояния наибольшего сближения с другой звездой, стабильность орбиты не гарантируется. Исследования Альфы Центавра, ближайшей звездной системы к Солнцу, показали, что двойные системы нуждаются в не следует сбрасывать со счетов при поиске пригодных для жизни планет. Центавры A и B находятся на расстоянии 11 а.е. при максимальном сближении (в среднем 23 а.е.) и оба имеют стабильные обитаемые зоны. что планеты в пределах примерно трех а. Альфа Центавра B от 0,77 до 1,14 а.е. [2] — в обоих случаях в стабильной области».

Это хорошая новость для обитаемых планет, которые больше всего меня волнуют в моей игре.

Но у вас есть 8 планет для aCenA и 7 для B, и ваши внешние планеты наверняка будут сбиваться со стабильных орбит примерно каждые 80 лет:

Из https://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_Centauri «Альфа Центавра A имеет массу в 1,1 раза больше и светимость в 1,519 раза больше, чем у Солнца, в то время как Альфа Центавра B меньше и холоднее, в 0,907 раза больше массы Солнца и в 0,445 раза больше. своей светимости.[16] Пара вращается вокруг общего центра с периодом обращения 79,91 года.[17] Их эллиптическая орбита эксцентрична, так что расстояние между A и B варьируется от 35,6 а.е. расстояние между Плутоном и Солнцем до 11,2 а.е., или примерно расстояние между Сатурном и Солнцем». «Альфа Центавра C находится примерно в 13 000 а.е. от Альфы Центавра AB». [не разрушает планеты A или B]

Таким образом, ваши внутренние планеты будут стабильны, но не внешние. К счастью, обитаемые должны быть стабильными! Хотя они могут подвергнуться бомбардировке метеоритами, когда звезды сблизятся и все сильно запутается.

Я не знаю, поможет ли вам то, что я хочу сказать, или вы уже это знаете.

У меня сложилось впечатление, что минимальное стабильное расстояние между орбитами планет зависит от масс звезды и планет и расстояний между орбитами.

Если изменить массу звезды, это может изменить минимальное стабильное расстояние между планетами.

Если планеты менее массивны, они должны иметь более близкие стабильные орбиты. Например, крошечные астероиды могут иметь орбиты с очень близкими полуосями. Сотни и тысячи астероидов могут вращаться в регионе, где только одна планета может иметь стабильную орбиту.

Вы также должны учитывать ширину околозвездных обитаемых зон вокруг Альфы Центавра A и Альфы Центавра B.

За последние 60 лет было предпринято много попыток вычислить внутренние или внешние границы, или и то, и другое, обитаемой зоны Солнца. Если мы знаем внутреннюю и внешнюю границы и ширину обитаемой зоны Солнца, мы можем умножить или разделить ее на светимость другой звезды относительно Солнца, чтобы получить размер обитаемой зоны этой звезды.

Вот ссылка на таблицу с различными научными оценками внутренних или внешних краев, или обоих, обитаемой зоны Солнца.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates[1]

Обратите внимание, насколько сильно одни оценки и расчеты отличаются от других.

Оценка Доула в 1964 году касалась планет, пригодных для жизни людей. Я подозреваю, что многие другие оценки в списке относятся к планетам, на которых обитает жидкая вода на основе углерода с использованием форм жизни, и что некоторые из внутренних и внешних пределов в некоторых оценках могут потребовать атмосфер, которые люди не могли бы вдохнуть, чтобы получить температуру жидкой воды. Это фактор, который писатели-фантасты должны исследовать.

Таким образом, очевидно, что изучение различных оценок и расчетов и принятие решения о том, какие из них кажутся наиболее правдоподобными, может быть хорошей идеей для некоторых авторов.

К настоящему времени астрономы открыли ряд звездных систем с двумя или более обнаруженными планетами на стабильных орбитах.

Согласно одной таблице, наименьшая разница большой полуоси между орбитами последовательных экзопланет составляет 0,0016 а.е., или 240 000 километров, или 149 129 миль, между Kepler-70b и Kepler-70c.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes#Orbital_characteristics[2]

Таким образом, есть некоторые свидетельства существования третьей планеты в системе Кеплер-70, вращающейся между B и c, что сделало бы разницу между орбитами еще меньше, если бы она была подтверждена. Но:

Если эти планеты существуют, то орбиты Kepler-70b и Kepler-70c имеют орбитальный резонанс 7:10 и имеют самое близкое сближение между планетами любой известной планетной системы. Однако более позднее исследование 3 показало, что на самом деле было обнаружено не отражение света от экзопланет, а пульсация звезды, «видимая за пределами частоты среза звезды». Дальнейшее исследование 8 показало, что режимы пульсации звезд действительно были более вероятным объяснением сигналов, обнаруженных в 2011 году, и что две экзопланеты, вероятно, не существовали.

https://en.wikipedia.org/wiki/Кеплер-70[4]

наименьшая разница в большой полуоси между орбитами последовательных экзопланет составляет около 11 процентов между Kepler-36b и Kepler-36c. Но абсолютное расстояние между их орбитами больше, чем у Кеплера-70.

Kepler-36b и c имеют большие полуоси 0,1153 а.е. и 0,1283 а.е. соответственно, c на 11% дальше от звезды, чем b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes#Orbital_characteristics[2]

Разница между орбитами b и c составляет 0,013 а.е., или 1 944 772,3 км, или 1 208 425,5 миль.

среди экзопланет, которые, как известно, вращаются в консервативных обитаемых зонах своих звезд, наименьшие различия в орбитах наблюдаются у TRAPPIST-1 d, e, f и g.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets[5]

Орбиты планетарной системы TRAPPIST-1 очень плоские и компактные. Все семь планет TRAPPIST-1 вращаются намного ближе, чем Меркурий вращается вокруг Солнца. За исключением b, они вращаются дальше, чем галилеевские спутники вокруг Юпитера, но ближе, чем большинство других спутников Юпитера. Расстояние между орбитами b и c всего в 1,6 раза больше расстояния между Землей и Луной. Планеты должны выделяться на небе друг друга, а в некоторых случаях казаться в несколько раз больше, чем Луна кажется с Земли.[40] Год на ближайшей планете проходит всего за 1,5 земных дня, а год седьмой планеты проходит всего за 18,8 дня.

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1[6]

TRAPPIST-1d имеет орбиту с большой полуосью 0,02228038 а.е., или 3 330 000 километров, или 2 069 166 миль.

TRAPPIST-1e имеет орбиту с большой полуосью 0,02928285 а.е., или 4,380 000 километров, или 2 721 605 миль. Его орбита на 1 050 000 километров шире, чем у d, или на 31,5 процента шире.

TRAPPIST-1f имеет орбиту с большой полуосью 0,03853361 а.е., или 5 760 000 километров, или 3 769 098 миль. Его орбита на 1 380 000 километров шире, чем у e, или на 31,5 процента шире.

TRAPPIST-1g имеет орбиту с большой полуосью 0,04687692 а.е., или 7 010 000 километров, или 4 355 812 миль. Его орбита на 1 250 000 километров шире, чем у f, или на 21,7 процента шире.

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1[6]

Конечно, масса звезды TRAPPIST-1 сильно отличается от массы Альфы Центавра A или Альфы Центавра B, и это может повлиять на то, насколько близко можно сблизить планетарные орбиты.

В блоге PlanetPlanet есть раздел Ultimate Solar System, посвященный воображаемым солнечным системам с большим количеством планет в обитаемых зонах.

https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/[7]

В одном из постов высказывается предположение, что 4 планетных орбиты поместились бы в обитаемую зону звезды, если бы все планеты вращались в одном направлении, а 8 планетных орбит поместились бы в обитаемую зону, если планеты чередовали свои орбитальные направления между прямоходным и ретроградным.

https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/[8]

Я отмечаю, что одна планета была подтверждена для звездной системы Альфа Центавра, вращаясь вокруг Альфы Центавра C или Проксимальной Центавра. Вам не нужно беспокоиться о том, что такая далекая планета испортит орбиты планет, вращающихся вокруг A и B.

Однако всегда возможно, что планеты могут быть обнаружены на орбитах Альфы Центавра A или B, что испортит орбиты ваших планет.

https://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_Centauri#Controversial_and_hypothetical_planets[3]

Я слышал о компьютерных орбитальных симуляторах для расчета орбит космических кораблей и астрономических тел. Но я не знаю, есть ли какие-либо общедоступные данные, которые могут рассчитать, будут ли орбиты стабильными в течение миллиардов лет.