Приливные силы, которые испытывает обитаемая планета, увеличиваются с уменьшением спектрального класса. Таким образом, обитаемая планета, вращающаяся вокруг меньшей, менее массивной и более холодной звезды, будет испытывать гораздо более сильные приливные силы, чем планета, вращающаяся вокруг более крупной, более массивной и более горячей звезды, и, вероятно, будет заблокирована приливом.
Но как насчет других факторов? Как другие характеристики масштабируются с разными звездами?
Например, будет ли орбитальная скорость планеты в обитаемой зоне красного карлика меньше, чем скорость планеты в обитаемой зоне более массивной и горячей звезды?
В следующей таблице приведены масса, радиус, температура и светимость средней звезды нескольких выбранных спектральных классов:
В следующей таблице приведены орбитальное расстояние, период и скорость земной планеты, получающей тот же поток от своей звезды, что и Земля от Солнца, а также радиальная скорость звезды, вызванная указанной планетой, и приливные силы, действующие на нее. планеты относительно Земли:
Эти расчеты были сделаны с планетой, находящейся на таком расстоянии, что она получает точно такой же поток от своей звезды, как Земля от Солнца. В реальности планета может быть значительно дальше или ближе и все равно оставаться в обитаемой зоне.
Вы можете увидеть очень четкую корреляцию: по мере уменьшения спектрального класса (звезда становится холоднее, меньше и менее массивной),
Я уверен, что есть и другие факторы, которые я не принял во внимание, но это самые очевидные, о которых я мог подумать.
1. Отсюда я получил данные о массе, радиусе и температуре каждой звезды . Это средние отношения, и они не должны быть точными.
2. Светимость была рассчитана с использованием закона Стефана-Больцмана , в предположении идеальной сферы и излучателя черного тела, которым приблизительно является большинство звезд.
Основным эффектом будет радиационная обстановка. Планета в обитаемой зоне М-карлика, вероятно, будет подвергаться гораздо большему ультрафиолетовому и рентгеновскому наблюдению в течение более длительного времени, чем планета, вращающаяся вокруг G-карлика того же общего возраста.
Причина этого кроется в физике звездных динамо, питающих магнетизм холодных звезд. Быстро вращающиеся холодные звезды имеют более сильное магнитное поле, что приводит к большему нагреву их хромосфер и корон. Это, в свою очередь, приводит к большему количеству УФ- и рентгеновского излучения, возникающего из-за горячей плазмы, содержащейся в этих областях.
Звезды рождаются как более быстрые вращатели, а затем теряют угловой момент из-за связи их звездных ветров с их крупномасштабными магнитными полями. Таким образом, когда они становятся старше, их вращение замедляется, а магнитная активность уменьшается. Например, звезда, подобная Солнцу, но возрастом 100 миллионов лет, была бы в тысячи раз более активной в рентгеновском излучении, чем Солнце сейчас.
По причинам, которые еще не до конца понятны, наблюдается, что звезды главной последовательности с меньшей массой имеют более длительные временные шкалы замедления вращения и остаются магнитно-активными гораздо дольше — миллиарды лет в случае средних М-карликов (например, Бувье и др., 2014 ) . Это означает, что при таком же полном потоке энергии от звезды-хозяина планета, вращающаяся вокруг М-карлика, получит гораздо более высокие дозы ультрафиолетового и рентгеновского излучения в течение миллиардов лет.
Это сверхвысокоэнергетическое излучение, вероятно, окажет драматическое влияние на атмосферы близких планет вокруг М-карликов и, конечно же, может повлиять на возможность развития жизни (в том виде, в каком мы ее знаем).
Орбитальная скорость (предполагаемая круговая) планеты в обитаемой зоне более холодной звезды с меньшей массой будет больше, чем у солнцеподобной звезды (которая вытекает только из третьего закона Кеплера), но это не будет иметь никакого значения для атмосфера или обитаемость.
Периоды обращения и, следовательно, годы планет в обитаемых зонах звезд разных типов могут сильно различаться в зависимости от того, насколько широка или узка обитаемая зона звезды и какие типы звезд могут иметь обитаемые планеты. Таким образом, на некоторых пригодных для жизни планетах год может быть в десятки раз длиннее, чем на других, возможно, даже в сотни раз длиннее, чем на других.
Метеорологические сезоны не совсем соответствуют астрономическим сезонам, но основаны на них. Каждый астрономический сезон составляет четверть года планеты.
Таким образом, планеты с очень разной продолжительностью года могут иметь очень разную продолжительность сезона, что может иметь серьезные последствия для гипотетической жизни на этих планетах.
Планеты в обитаемых зонах тусклых красноватых звезд были бы привязаны к своим звездам приливами и, таким образом, не имели бы сезонов, если бы их орбиты не были достаточно эксцентричными. Вместо этого на одной стороне будет вечный день и вечное лето, а на другой — вечная ночь и вечная зима. Это могло бы сделать планету непригодной для жизни, если бы атмосфера и гидросфера не поддерживали одинаковые температуры с обеих сторон.
Если бы планета-гигант вращалась в обитаемой зоне красного карлика и имела бы один или несколько спутников планетарной массы, на которых могла бы существовать жизнь, эти спутники были бы приливно привязаны к планете, а не к звезде. Таким образом, их периоды обращения вокруг планеты, их месяцы будут равны их циклам света и тьмы, их дням. Это будет иметь значительные климатические последствия.
Таким образом, возможно, существуют сильные климатические различия между планетами и лунами, вращающимися вокруг звезд разных спектральных классов, даже в тех случаях, когда их расстояния таковы, что они получают точно такое же общее количество излучения от своих звезд, как и Земля.