Domanda:
Potrebbe esserci una stella in orbita attorno a un pianeta?
Ashish P
2013-01-31 13:25:36 UTC
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Mi chiedo se potrebbe mai esserci una stella (davvero piccola) che potrebbe orbitare attorno a un pianeta (davvero grande)?

Sei risposte:
#1
+50
user11547
2013-01-31 17:17:49 UTC
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Una cosa da tenere a mente è che gli oggetti legati gravitazionalmente in realtà ruotano l'uno intorno all'altro attorno a un punto chiamato baricentro. Il fatto che la terra sembri ruotare intorno al sole è perché il sole è molto più massiccio e il suo raggio è abbastanza grande da comprendere il baricentro. Questa è una situazione simile con la Terra e la Luna. Se c'erano tre corpi, dove due corpi erano di dimensioni simili (come un sistema stellare binario più un pianeta enorme), un'analisi di tre sistemi corporei mostra che ci sono configurazioni stabili in cui si troveranno gli oggetti orbite molto complicate dove sarebbe difficile dire che una orbita attorno all'altra.

Aggiornamento: la risposta breve è sì, è possibile quando si guarda al sistema dinamico completo, per i motivi sopra indicati. Ulteriori prove di ciò possono essere trovate nello studio delle orbite regolari delle stelle dove sono possibili orbite molto complicate e possono essere stabili. Attualmente il limite per la classificazione di un pianeta e di una nana bruna è 13 masse di Giove, il che è arbitrario in una certa misura. Le stelle della sequenza principale più leggere hanno una massa di 75 Giove. Questo metterà il baricentro ben al di fuori del raggio di entrambi i corpi per i sistemi binari.

Un rapido controllo del sistema a due corpi utilizzando l'equazione:

$$ R = \ dfrac {1} {m_1 + m_2} (m_1r_1 + m_2r_2) $$

Impostando $ m_1 = 75 $, $ r_1 = 1 $, $ m_2 = 13 $, $ r_2 = 2 $ si ottiene:

$$ \ dfrac {75 + 26} {75 + 13 } = 1.147 $$

Indica un baricentro a circa $ \ dfrac {1} {7} $ distanza tra gli oggetti. Più corpi causeranno orbite più complicate, anche se sarebbe difficile dire quale oggetto orbita su quale. Va notato che se il sistema fosse composto da 3 oggetti, 2 dei quali avevano massa simile, sarebbe possibile sviluppare un sistema che sembra avere due oggetti più grandi in orbita attorno a un terzo oggetto più piccolo. Un rapido controllo rivela:

$$ R = \ dfrac {1} {m_1 + m_2 + m_3} (m_1r_1 + m_2r_2 + m_3r_3) $$

Impostando $ m_1 = 75 $, $ r_1 = 1 $, $ m_2 = 13 $, $ r_2 = 2 $ $ m_3 = 75 $, $ r_3 = 3 $ si ottiene:

$$ \ dfrac {75 + 26 + 225} {75 + 13 + 75} = 2 $$

Se un tale sistema di orbite sia realizzabile quando si considerano le dinamiche complete di un sistema naturale è discutibile, ma non lo sono consapevole di una prova specifica che lo escluderebbe.

Va notato che ci sono nuove soluzioni periodiche ai problemi dei 3 corpi quando gli oggetti hanno la stessa massa.

#2
+39
John Rennie
2013-01-31 14:04:57 UTC
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Qualunque cosa la massa di una stella diventerà calda come una stella e fonderà l'idrogeno come una stella. In altre parole, sarà una stella, non un pianeta!

Sebbene sia tecnicamente possibile avere un pianeta roccioso della massa di una stella, in pratica quando si formano sistemi stellari non ci sono abbastanza metalli disponibili per costruirlo un oggetto di grandi dimensioni. Oggetti di grandi dimensioni sono invariabilmente costruiti dall'idrogeno (e dall'elio) e quindi formerebbero una stella.

Esistono molti sistemi binari con una stella in orbita attorno a una nana bianca o una stella di neutroni, ma anche una stella morta è ancora una stella stella e non un pianeta.

Direi massa E densità di una stella, se la massa del sole si estende per oltre un miliardo di anni luce non sarà abbastanza densa da essere una stella
@RhysW: riunisce la massa e la gravità si prenderà cura della densità! Dopotutto, anche le stelle più grandi hanno iniziato la vita come una nebulosa nuvola di gas.
@JohnRennie lo dice a Giove (e sì, so che ci sono persone che considerano Giove una nana bruna o una protostella).
@jwenting - e quelle persone hanno torto; le nane brune iniziano a essere osservate a masse almeno 13 volte quelle di Giove. Giove potrebbe consumare tutto il resto nelle vicinanze oltre al Sole e non raddoppierebbe nemmeno la sua massa. E Giove, a sua volta, è solo 1/1000 della massa del Sole.
@KeithS che è osservato, non il limite teorico. Non siamo sicuri di cosa succede all'interno di quel pianeta, potrebbe essere abbastanza attivo per qualificarsi.
#3
+13
KeithS
2013-02-01 01:20:05 UTC
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In genere, una stella (o un residuo stellare, come una stella di neutroni, una nana bianca / nera o un buco nero) sarà di gran lunga la cosa più massiccia nell'area. I pianeti, anche i giganti gassosi, sono una piccola frazione della massa di una tipica stella di sequenza principale.

Ora, come nella risposta di Hal, la massa relativa del pianeta e della sua stella formano il centro di massa, il baricentro, del sistema pianeta-stella, un punto diverso dal solo centro di massa di entrambi i corpi. Questo farà sembrare la stella "oscillare" mentre il suo pianeta si muove intorno ad essa. Tracciare questa oscillazione nel tempo è il modo in cui abbiamo scoperto la maggior parte dei pianeti extrasolari di cui siamo a conoscenza (motivo per cui la maggior parte degli esopianeti che conosciamo sono enormi giganti gassosi diverse volte la massa di Giove; l'oscillazione è più facile da vedere). Tuttavia, poiché il determinante principale del movimento orbitale è la massa relativa (un'altra è la distanza relativa e la terza è la velocità tangenziale), la stella più massiccia sarà molto vicina al baricentro del sistema e il pianeta sarà più lontano.

Il nostro esempio più noto, Giove, il pianeta più grande del nostro sistema solare, ha una massa di circa 1,9e27 kg. Il nostro Sole ha una massa di circa 2e30 kg. In altre parole, Giove è circa 1/1000 della massa del Sole. Pertanto, mentre Giove ha effettivamente un effetto sulla posizione del Sole mentre orbita attorno al Sole, il centro di massa dei due oggetti è ancora molto più vicino al Sole che a Giove (praticamente sulla superficie del Sole, come spiegato da il commento). In effetti, tutti i 9 pianeti del nostro sistema solare (gettando Plutone un osso qui), tutte le loro lune e anelli e tutti gli altri oggetti celesti orbitanti come asteroidi e comete, tutti raggruppati in un super-pianeta, sarebbero ancora solo circa 0,15% della massa solare. Ciò porterebbe il baricentro del sistema a doppio corpo nello spazio aperto a pochi milioni di miglia (a seconda della distanza tra i due), ma ancora molto più vicino al Sole rispetto al super-pianeta.

Anche se Giove non è nemmeno vicino al pianeta più massiccio che abbiamo scoperto ( http://xkcd.com/1071/large/), non abbiamo ancora trovato un pianeta più massiccio di qualsiasi altro stella che abbiamo mai trovato, tanto meno un pianeta più massiccio della sua stessa stella. Il corpo non stellare più massiccio che abbiamo scoperto è circa 55 volte la massa di Giove (ancora solo circa il 5% della massa del nostro Sole), ed è un corpo anomalo (non in orbita attorno a una stella) che offusca la linea tra pianeta e stella; è abbastanza denso da generare temperature che causano la combustione del deuterio (fusione non proprio vera) e quindi produce la propria energia termica. Le masse di questo tipo sono note come "nane brune". Man mano che gli oggetti diventano più massicci, diventano progressivamente più caldi, fino a raggiungere la soglia della vera fusione a circa 80 M J e diventano "nane rosse".

Quindi, non solo è non esiste pianeta conosciuto più massiccio della sua stella, si pensa che sia impossibile per qualsiasi corpo non stellare guadagnare abbastanza massa da consentire a qualsiasi stella vera di orbitare attorno ad esso, senza che diventi una stella stessa. Man mano che la massa di qualcosa come un gigante gassoso aumenta, attirando ciuffi di gas vicini, comete che invecchiano, ecc., Anche la densità della massa aumenta con la gravità. Ciò aumenta la temperatura interna di quel corpo. Alla fine, come con queste nane brune, la temperatura aumenta fino a raggiungere uno stato di plasma denso pre-fusione, e poi da lì, le cose continuano a passare alla vera fusione. È concepibile che un pianeta possa aggregare una massa costituita principalmente da qualcosa di diverso dall'idrogeno, che non si fonderebbe fino a quando non saranno state raggiunte temperature molto più elevate, ma dato quello che sappiamo della nostra galassia è estremamente improbabile per ci deve essere abbastanza di qualsiasi cosa tranne idrogeno disponibile per dare a un pianeta quel tipo di massa.

È possibile, anche se non l'abbiamo ancora visto, che un pianeta che non è proprio una nana bruna (forse 40 M J ) si trovi in ​​orbita attorno a una nana rossa (circa 80 M J ); ciò corrisponderebbe alla nostra definizione di "sistema planetario" di un pianeta e di una stella, e non di un "sistema binario" di due stelle. Tuttavia, con il gigante gassoso che è solo circa la metà della massa della sua stella, il centro di massa, e quindi il baricentro dell'orbita, si troverebbe nello spazio aperto tra di loro, e più o meno li vedresti orbitare ciascuno altro. È il più vicino possibile a un sistema geocentrico e non l'abbiamo ancora osservato.

Solo un piccolo pignolo per una risposta altrimenti eccezionale: il baricentro del sistema Sole-Giove è praticamente sulla superficie del Sole: confronta il rapporto di massa con il rapporto del raggio di separazione.
Se, ipoteticamente, grumi di ferro o materiali più pesanti per un totale di oltre 50 M J si unissero lentamente abbastanza da formare una massa solida senza mai, come unità collettiva, aver contenuto alcun materiale fusibile esotermico o energia cinetica sufficiente perinnescare una supernova, ci sarebbe una ragione per cui non potrebbero formare un pianeta in buona fede da 50 milioni di J ?
Ipoteticamente, sì, se potessi trovare abbastanza materiale non fusibile nel vicinato e aggregarlo, ti ritroveresti con un superpianeta.Tieni presente, tuttavia, che 50MJ non è molto più della metà della massa della tipica stella nana rossa.Affinché questo pianeta sia il più vicino al baricentro di un sistema orbitale che coinvolge qualcosa che chiameremmo una vera stella, stai osservando una massa dell'ordine di 150-200 MJ.Ciò richiederebbe tutto il materiale non idrogeno di diverse * centinaia * di sistemi solari.
#4
+7
Kitchi
2013-01-31 17:04:20 UTC
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John Rennie ne ha già coperto la maggior parte nella sua risposta, volevo solo aggiungere alcune note esplicative.

Di solito quando le stelle "nascono", si formano da dense nubi di idrogeno ed elio. Quando la nuvola diventa abbastanza densa, inizia a diventare molto calda e alla fine si verifica la fusione.

L'universo non ha un'abbondanza di elementi più pesanti, come calcio e ferro. Questi sono i sottoprodotti della fusione stellare, quindi affinché un pianeta si formi, deve esserci (o è stata) una stella ad un certo punto per generare quegli elementi. Se la stella che ha creato quegli elementi è ancora lì quando il pianeta si sta formando, è del tutto possibile che la stella abbia un raggio più piccolo del pianeta in orbita attorno ad essa (come una stella di neutroni), ma la stella sarà anche molto più denso del pianeta, assicurando che il centro dell'orbita sia più vicino alla stella rispetto al pianeta. Una stella con un raggio più piccolo e una densità minore non si sarebbe mai trasformata in una stella in primo luogo, sarebbe rimasta solo come una nebulosa o una nana bruna.

Ma come è già stato sottolineato, è molto più probabile che un pianeta così massiccio si surriscaldi e inizi il proprio processo di fusione, trasformandosi in una stella.

#5
+3
Stanislav Bashkyrtsev
2013-01-31 14:12:25 UTC
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I pianeti compaiono a causa delle stelle:

  • Prima hai un'enorme nuvola di polvere cosmica con una massa totale molto grande
  • Ad un certo punto un campo di gravità 3D potrebbe disturbarla e la nuvola inizia ad avere un centro con gravità maggiore che attira sempre più altra polvere
  • Ad un certo punto la gravità del centro diventa molto forte e attira le particelle intorno con maggiore velocità e il maggiore è la gravità, maggiore è la temperatura all'interno
  • E poi inizia una reazione termonucleare a causa di un'energia altamente concentrata. Questa è una stella. C'è una possibilità che la stella appena nata non esploda ed eccoli qui.
  • Durante il processo di concentrazione della nuvola, anche le particelle in altre parti della nuvola iniziano ad incollarsi l'una all'altra (di nuovo a causa della gravità) - così iniziano a formarsi i pianeti.

Quindi hai un "ragazzo grande" al centro e "ragazzi piccoli" in altre parti della nuvola. Se in teoria uno di quei ragazzi piccoli sembra essere più grande di "ragazzo grande", allora diventerebbe invece una star, giusto?

Quindi ora - non puoi avere una stella che gira intorno a un pianeta perché dall'inizio era più grande. Ad esempio, dai un'occhiata agli oggetti del sistema solare, il Sole è qualcosa come il 98% della massa.

E anche se potessimo avere un corpo più pesante di una stella e si trova vicino, inizierebbe ad afferrare gli strati superiori della stella più piccola. Il che in realtà accade, ma ci sono comunque due stelle che partecipano a questo per formare nova.

#6
-1
Waffle's Crazy Peanut
2013-01-31 14:13:58 UTC
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Teoricamente : ma ha un vincolo che lo mantiene. Quindi, "Sì" leggermente . Ciò sarebbe possibile solo quando già esistesse un sistema simile. Se la massa della piccola stella (massa orbitante) è bassa (abbastanza per essere agganciata in modo marziale al pianeta "GRANDE"), il sistema sarebbe possibile.

Ma ancora, questo è totalmente ridicolo . Perché, una cosa del genere non può essere formata da sola.

Quindi Praticamente, è NO di sicuro: per capire questo, esaminiamo il loro definizioni. Sebbene entrambi gli oggetti celesti abbiano un'origine comune (Nebulose), un Pianeta è un oggetto il cui nucleo non ha fuso abbastanza idrogeno per mantenere la reazione. Quindi, può essere chiamato come una sorta di "stella inattiva". D'altra parte, una Stella soddisfa tutte le condizioni necessarie, sostenendo le reazioni di fusione.

Quando un pianeta ha acquisito una massa sufficiente, in modo che le reazioni di fusione del nucleo siano sostenute, esso diventa una star. È tutto. Un sistema stella-pianeta è in qualche modo diverso, perché hanno un centro di massa comune. In qualche modo sfortunato , una stella è già in un'orbita trascurabile attorno al comune centro di massa, mentre il pianeta orbita attorno a una stella (che si può considerare che orbita leggermente attorno al pianeta ).

Forse la frase è meglio? In teoria hai detto sì e poi ti sei contraddetto alla fine della frase. È fuorviante. Questo non è nemmeno "teoricamente" possibile.
Ehi @Kitchi: Non sono d'accordo con la tua citazione * "Questo non è nemmeno teoricamente possibile" *. Perchè dici così?
Dai un'occhiata alla mia risposta a questa domanda per una spiegazione più completa. :)
Qualche calcolo che è teoricamente possibile?
Ehi @Anixx. Non ho * calcoli * più complessi. Ho semplicemente correlato entrambe le masse (come sistema Terra-Luna). Voglio dire, quando metti il ​​"grande pianeta" e la piccola stella (meno massiccia) (capace di orbitare attorno ad essa) nello spazio, è sicuramente possibile. Ma ciò non può (potrebbe non accadere) nell'universo osservato. Penso che la mia risposta sia confusa, ma non contraddice altre risposte ..!
A proposito, CrazyBuddy, le mod non hanno poteri speciali per rendere le eliminazioni non-bumping. Se davvero stanno "urtando" nel primo posto.
@dmckee: Ahh .. È piuttosto divertente * allora *. Comunque, grazie dmckee. A proposito, bella foto (che pensavo di dire una settimana fa) ;-)
* "Bella foto" * [Befunky] (http://www.befunky.com/) l'ha fatto per me. Penso di aver usato lo strumento "Inkify2" per questo. Ci sono molti altri effetti davvero interessanti nei teaser gratuiti.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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