Возможно ли, чтобы в естественной звездной системе было 120 планет?

Подавляющее большинство из них находятся слишком близко к звезде, чтобы быть пригодными для жизни, в то время как все в обитаемой зоне, кроме 2 (Рю 97 и Рю 108), непригодны для жизни из-за токсичной атмосферы. Остальные находятся слишком далеко от звезды и поэтому слишком холодны для жилья.

Другими словами, в вашей Солнечной системе есть 2 планеты: Рю 97 и Рю 108.

Проверка в реальных условиях. Звучит не реалистично. Если бы я прочитал это в книге, я бы принял это за аллегорию или фантазию.

Часть о 120 планетах правдоподобна (по крайней мере, не была опровергнута), это часть, где подавляющее большинство планет слишком близко к звезде (быстрая математика на салфетке... подавляющее большинство >75%... 120 * 0,75 = 90 …). В «горячей зоне» вблизи звезды находится около 90 полноразмерных планет.

Прежде чем я объясню, почему этого не может произойти, я дам ссылку на страницу в Википедии, посвященную околозвездной обитаемой зоне (которая даст вам много идей для обитаемой зоны), но следующий рисунок резюмирует важную концепцию. Заметили, что есть «оптимистичная» и «консервативная» зоны? В вашем случае оптомистическая зона плоха, потому что у вас еще меньше места для упаковки этих 90 планет.

Пригодные для жизни планеты либо имеют подковообразную орбиту , либо вращаются в непосредственной близости, но в противоположных направлениях , либо им нужно будет находиться на безопасном расстоянии друг от друга (и от всех других планет), чтобы обе они оставались в обитаемой зоне звезды.

Но ваша настоящая проблема в том, что у вас есть много камней, висящих очень близко к вашему солнцу. Чтобы предотвратить их падение, они должны быть уравновешены Супер-Юпитером, который вытягивает их обратно каждый раз, когда он вращается вокруг своей орбиты. Супер-Юпитер вытягивает эти планеты внутренней горячей зоны из их смертельной спирали, но недостаточно, чтобы уйти с орбиты. Они ныряют обратно к солнцу, но их снова вытаскивают, когда Супер-Юпитер снова пролетает над ними.

Текущая лучшая теория о том, как сформировалась наша Солнечная система, называется моделью Ниццы (в честь города во Франции). В нем участвуют 4 газовых гиганта, которые перемещаются и выбрасывают другие планеты из системы, пока они в конечном итоге не переходят на резонансные орбиты. Юпитер закреплен на Сатурне, Сатурн на Уране, Уран на Нептуне, а Нептун закреплен на Облаке Оорта и поясе Кипера. Это та же концепция, что и внутренние планеты, которые вытягиваются из своей смертельной спирали подходящим усилием в сторону от Солнца.

Так что я больше всего скептически отношусь к тому, что у вас может быть суперюпитер, достаточно большой, чтобы вытащить 90 планет из пасти смерти, и есть еще один суперюпитер, закрепляющий эту одну, и так далее, но у вас все еще есть 2 пригодные для жизни планеты. в зоне между ними. Супер-Юпитер сдерет их с орбиты или заставит врезаться друг в друга. Если он достаточно велик, чтобы вытащить 90 планет из горячей зоны от Солнца, он легко выбьет из системы 2 ближайшие планеты в обитаемой зоне.

Моя интуиция говорит, что нет, это невозможно.

Давайте проведем обратный расчет конверта. Для внутренних планет Солнечной системы каждая планета находится в 1,5–1,8 раза дальше от Солнца, чем предыдущая.

Предположим, что это может быть верно для всех планет: это означало бы, что самая дальняя планета должна быть$(1.5)^{120-1} \approx 9 \times 10^{18}$раз больше расстояния от ближайшего.

Если мы масштабируем это для нашей Солнечной системы, Меркурий находится на расстоянии 0,39 а.е. от Солнца, Меркурий120 должен быть$3 \times 10^{18}$АС от Солнца. Учитывая, что$1 AU = 15 \times 10^{-6}$световых лет, это означает, что Меркурий 120 должен быть около$10^{12}$световых лет от Солнца.

Это охватило бы больше, чем видимая Вселенная (около$10^{10}$световых лет).

Планетарные орбиты, которые вы предлагаете, могут быть возможны.

Проблема, которую вы должны учитывать, заключается в том, что планета, пригодная для естественного проживания, должна была существовать с относительно постоянными параметрами орбиты и относительно постоянным теплом и светом от своей звезды в течение очень долгого времени. Земля не стала пригодной для жизни людей в течение миллиардов лет после ее образования.

Нет проблем с проектированием Солнечной системы, где все планеты непригодны для проживания людей, или где ни на одной из планет нет развитых многоклеточных форм жизни, или разумных аборигенов, или чего-либо еще, что делает большинство планет из научной фантастики интересными. Вам не нужно беспокоиться о параметрах, поскольку существует множество различных способов сделать планету мертвой и непригодной для жизни.

Наличие двенадцати планет за пределами обитаемой зоны и слишком холодных для жизни вполне вероятно.

Обитаемая зона, кажется, простирается от 97-й орбиты или внутрь нее до 108-й орбиты. Таким образом, в обитаемой зоне находится не менее 12 планет, десять с токсичной атмосферой и две обитаемые. В обитаемую зону могут входить планеты внутри 97-й орбиты.

Но наличие до 96 планет ближе к звезде, чем внутренний край обитаемой зоны, является проблемой.

Астрономы сомневаются, включает ли обитаемая зона Солнца одну, две или три планетарные орбиты. Если Марс и/или Венера находятся в обитаемой зоне Солнца, другие факторы делают их непригодными для жизни. Только одна планета в Солнечной системе, Земля, пригодна для жизни, а это означает, что астрономы не могут быть уверены, какие другие планеты находятся в обитаемой зоне Солнца.

Но известно, что две внутренние планеты, Меркурий и Венера, слишком горячие для человека, а четыре крайние планеты, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а также все бывшие планеты, карликовые планеты и т. д., как известно, слишком холодны. . Если бы Марс был достаточно большим, чтобы удерживать больше воздуха и воды, он мог бы быть пригоден для жизни.

Таким образом, в нашей Солнечной системе планет, слишком горячих, чтобы быть обитаемыми, по крайней мере в два раза меньше, чем планет, слишком холодных, чтобы быть обитаемыми, и это имеет смысл, потому что хорошие и теплые планеты должны быть достаточно близко к звезде, слишком горячие планеты имеют быть еще ближе, а слишком холодные планеты могут вращаться все дальше и дальше от звезды, и каждая далекая планета становится все холоднее, холоднее и холоднее, удаляясь на какое-то огромное расстояние.

Поэтому мне легче поверить в звездную систему со 120 планетами, где 12 слишком горячие, 12 находятся в обитаемой зоне и некоторые из них пригодны для жизни, а 96 слишком холодные, чем в вашу систему, где 12 планет слишком холодные. , 12 находятся в обитаемой зоне (и 2 из них обитаемы), а 96 слишком жарко.

Я не знаю, каковы сюжетные причины того, что в вашей системе так много непригодных для жизни планет, или того, что большинство непригодных для жизни планет стало слишком горячими, а не слишком холодными. Так что я не знаю, будет ли хорошо для вашей истории поменять местами слишком горячие планеты и слишком холодные планеты.

Очевидно, было бы хорошо сделать звезду Рю вашей системы как можно более яркой, чтобы сделать обитаемую зону и слишком горячую зону внутри обитаемой зоны как можно шире, чтобы иметь как можно больше планетарных орбит. возможно внутри каждой из этих зон. Нет особых проблем с выбором типа звезды, у которой может быть 12 планет, слишком холодных для жизни за пределами ее обитаемой зоны.

Возможно, Рю может быть таким же ярким, как Ригель, Бета Ориона, который примерно в 1,0–1,5 раза по десять в 5-й степени ярче Солнца. Это примерно от 100 000 до 150 000 раз больше светимости Солнца. Таким образом, если планета, подобная Земле, находится примерно в 316,227–387,298 раз дальше от Ригеля, чем Земля от Солнца, она получит примерно такое же количество излучения от Ригеля, как Земля получает от Солнца.

Итак, насколько пропорционально широка обитаемая зона Солнца? Как я уже сказал выше, это спорно и неопределенно.

Ширина обитаемой зоны в астрономических единицах или а.е. была указана столь же пессимистично, как от 0,95 а.е. до 1,01 а.е., что составляет соотношение 1,063 раза. И достигает 0,95 а.е. до 2,4 а.е., соотношение 2,526 раза. А если объединить результаты разных исследований, возможно, соотношение 0,38 а.е. к 10 а.е., или 26,315 раз.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone 1

Итак, если предположить, что 325,00 а.е. от Ригеля будут эквивалентны 1,00 а.е. от Солнца, самая пессимистичная ригелианская обитаемая зона будет простираться от 308,75 а.е. до 328,25 а.е., то есть разница в 19,5 а.е. Уран вращается вокруг Солнца на расстоянии 19,22 а.е., поэтому в нашей Солнечной системе есть 7 планет, вращающихся вокруг Солнца в пределах менее 19,5 а.е., а также место для еще одной планеты в поясе астероидов.

Самая оптимистичная обитаемая зона Ригеля будет простираться от 308,75 а.е. до 780 а.е., разница составляет 471,25 а.е. Если бы орбиты планет в этой оптимистичной обитаемой зоне были разнесены на 10 а.е., в оптимистичной ригелианской обитаемой зоне могло бы быть 47 или 48 планет. Если бы орбиты планет в оптимистичной обитаемой зоне Ригеля были разнесены в среднем на 1,0 а.е., в этой зоне могло бы быть 470 планет.

Неудивительно, что Джек Вэнс в своей знаменитой серии «Принцы демонов» поместил 26 обитаемых планет в обитаемую зону Ригеля.

С более чем 300 а.е. внутри обитаемой зоны Ригеля, сто планет могут быть разнесены в среднем на 1 а.е. друг от друга и занимать только треть пространства внутри обитаемой зоны, поэтому найти место для 96 планет, слишком горячих для жизни, ближе, чем обитаемая зона Ригеля не будет большой проблемой.

Но у вас есть две обитаемые планеты в обитаемой зоне Рю. Этим планетам должно быть не менее 3 000 000 000 лет, чтобы быть пригодными для жизни, и они должны получать довольно стабильный свет и тепло от своей звезды в течение всех этих 3 000 000 000 лет. И это довольно щедро, поскольку кажется, что Земле могло быть более 4 000 000 000 лет, прежде чем кислород в атмосфере поднялся до уровня, пригодного для дыхания для людей.

Таким образом, звезда Рю должна была оставаться на стадии главной последовательности звездной эволюции не менее 3 000 000 000 лет. Если только две пригодные для жизни планеты в системе Рю возникли в другой звездной системе и оставались там миллиарды лет, пока по какой-то причине сверхмощные инопланетяне не принесли их в систему Рю. Или если две обитаемые планеты изначально вращались вокруг другой звезды в течение миллиардов лет, и очень необычный близкий проход между этой звездой и Рю привел к тому, что они были захвачены Рю.

И действительно, очень раздражающий факт об астрофизике для писателей-фантастов заключается в том, что более массивные и яркие звезды намного быстрее расходуют свое ядерное топливо и остаются на главной последовательности гораздо меньше времени.

Самая массивная звезда, которая, вероятно, останется на главной последовательности в течение достаточного количества миллиардов лет, будет иметь спектральный класс F5V и примерно в 1,5 раза массивнее Солнца. К счастью, небольшое увеличение звездной массы вызывает значительное увеличение звездной светимости.

Астрономы обнаружили тысячи экзопланет вокруг далеких звезд, а иногда и более одной планеты в Солнечной системе.

В системе CVSO 30 CVSO 30b вращается на расстоянии 0,0084 а.е., а CVSO 30c вращается на расстоянии 662 а.е., что отличается в 78 998 раз, а разница составляет 661,9916 а.е.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Наименьшая разница между орбитами двух планет в одной системе — между Kepler-70b и Kepler-70c. Kepler-70c вращается примерно на 0,0016 а.е. дальше, чем Kepler-70B. Это примерно 240 000 километров, меньше, чем расстояние от Земли до Луны.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Поскольку пессимистическая обитаемая зона Солнечной системы имеет ширину 0,06 а. Если оптимистичная обитаемая зона Солнца составляет от 0,95 а.

Поскольку внутренний край обитаемой зоны Солнца часто считается удаленным от Солнца на 0,95 а. было бы слишком жарко.

Другим важным фактором является относительный интервал планетарных орбит. Наименьшее соотношение между орбитами двух последовательных планет составляет 11 процентов. Kepler-36b и Kepler-36c имеют большую полуось 0,1153 а.е. и 0,1283 а.е., разница составляет 0,013 а.е. и 1,1127493 раза меньше орбиты.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Предполагая, что планета вращается вокруг Солнца на расстоянии 0,95 а.е., расстояние, которое часто считается внутренним краем обитаемой зоны Солнца, планета, вращающаяся в 1,1127493 раза дальше, будет вращаться на расстоянии 1,0571118 а.е. (что уже находится за пределами пессимистической обитаемой зоны). третья планета, совершающая 1,1127493 оборота по орбите, будет вращаться на расстоянии 1,1763004 а.е., четвертая — на 1,3089274 а.е., пятая — на 1,456508 а. десятый на расстоянии 2,4848459 а.е. (который находится за пределами внешней границы оптимистичной обитаемой зоны на 2,4 а.е.), одиннадцатый на 2,7650105 а.е. и двенадцатый на 3,0767634 а.е.

Таким образом, 12 планет, каждая из которых расположена в 1,1127493 раза больше радиуса орбиты предыдущей, в конечном итоге будут иметь самую внешнюю орбиту в 3,2386983 раза шире, чем самая внутренняя орбита. Это слишком большое соотношение для оптимистичной обитаемой зоны. Но очень, очень оптимистичная обитаемая зона, которую можно получить, взяв самый внутренний край из одного исследования и самый внешний край из другого исследования, будет иметь отношение 26,3157, что в несколько раз достаточно, чтобы содержать отношение 3,2386983.

Кажется невозможным составить серию из 96 планет, каждая из которых имеет орбиту, в 1,1127493 раза превышающую орбиту предыдущей, в пределах 0,95 а.е. от Солнца. Серия из 12 таких орбит будет иметь отношение 3,2386983, серия из 24 таких орбит будет иметь отношение 10,489166, серия из 48 таких орбит будет иметь отношение 110,0226, серия из 96 таких орбит будет иметь отношение 12 104 972. Самые внутренние орбиты были бы глубоко внутри Солнца, если бы самая внешняя орбита была ближе к Солнцу, чем внутренний край обитаемой зоны.

Так что, возможно, вы могли бы рассмотреть возможность создания кольца из 96 планет на одной орбите, вращающихся ближе к Рю, чем внутренний край обитаемой зоны, или, возможно, два таких кольца с общим количеством 96 планет.

https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/ 3

Обратите внимание, что размещение планет на наименьшем известном расстоянии позволило им хорошо вписаться, с большим количеством свободного места, даже когда звезда была не ярче Солнца, но 96 планет ближе к Рю, чем внутренний край обитаемой зоны. не подошли бы, даже если бы для их размещения использовалось наименьшее известное орбитальное отношение.

Это показывает, что то, что возможно в соответствии с одним расчетом, может быть невозможным в соответствии с другим расчетом.

Если орбиты планет разнесены на наименьшее известное расстояние между планетарными орбитами, увеличение яркости звезды увеличит доступное пространство и позволит разместить больше планет.

Но если планеты разнесены на минимальное известное соотношение между планетными орбитами, увеличение яркости звезды не увеличит относительную ширину обитаемой зоны или слишком горячей зоны, и вам придется сделать многие из планет двойными планетами, или поместите множество планет в кольцо или найдите какое-нибудь другое крайне необычное (но, надеюсь, возможное) расположение, чтобы они в него вписались.

До открытия экзопланет наименьшее известное астрономам соотношение между орбитами планет составляло 1,388888, соотношение между орбитами Венеры и Земли и известное наименьшее расстояние между орбитами планет составляло 0,28 а.е. между Землей и Венерой.

Крошечное орбитальное расстояние между Kepler-70b и Kepler-70c было обнаружено в 2011 году и составляет сто семьдесят пятое наименьшее такое расстояние в нашей Солнечной системе. Крошечное соотношение между орбитами Kepler-36b и Kepler-36c было обнаружено в 2012 году и намного меньше, чем самое маленькое соотношение, известное в Солнечной системе.

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

https://en.wikipedia.org/wiki/Кеплер-36 5

Поскольку несколько планет в звездных системах были обнаружены только в течение сравнительно короткого времени. возможно и весьма вероятно, что будут обнаружены планеты, расположенные ближе, чем текущий рекорд, как по расстоянию, так и по соотношению орбит.

Не полный ответ, но он, безусловно, помогает прояснить безрадостное положение дел с вашим текущим предложением. Насколько 120, я не знаю, но если большое количество планет является частью сюжетной линии, чтобы перефразировать @JBH в комментариях, по крайней мере, по сравнению с другими системами, доли 120, вероятно, будет достаточно. Из известных солнечных систем самая населенная состоит из девяти планет, что ставит нашу собственную в первое место в списке. Это, а также тот факт, что подтвержденная масса самой легкой экзопланеты составляет около 2 Лун, позволяет мне верить, что около половины вашего первоначального числа в какой-то степени осуществимо.

Но я зашел на ваш сайт. Поскольку ваши рассказы превращают людей в антропоморфных животных через проклятие «Богов» и они мигрируют в другую галактику через порталы после радиоактивной стерилизации Земли в глобальной ядерной войне, я не думаю, что наука имеет право утолить разнообразие вашего воображения. .