Der (alternative) Grund für die Jahreszeiten, Teil 2: Variabler Stern

Teil 1

Auf der Erde haben wir Jahreszeiten aufgrund der Neigung unseres Planeten. In meiner letzten Frage habe ich eine alternative Welt vorgeschlagen, in der die Jahreszeiten stattdessen durch eine exzentrische Umlaufbahn verursacht werden. Jetzt suche ich etwas Exotischeres. Was wäre, wenn die Jahreszeiten anstelle von axialer Neigung oder orbitaler Exzentrizität durch tatsächliche Schwankungen in der Energieabgabe des Wirtssterns des Planeten verursacht würden?

Einzelheiten:

  • Der Planet ist erdähnlich und bewohnt.
  • Das System muss mindestens 3.000 Jahre stabil sein.
  • Die Länge des „saisonalen“ Zyklus muss innerhalb von [-50 %, +100 %] eines Erdjahres liegen (dh zwischen sechs und 24 Monaten).
  • Der Temperaturunterschied zwischen „Winter“ und „Sommer“ an einem Punkt auf der Erdoberfläche muss mindestens 15 ° F und nicht mehr als 40 ° F betragen.
  • Der Zyklus muss nicht genau derselbe sein wie der der Erde, und all dies kann im Lichte dessen locker genommen werden. Zum Beispiel könnte sich der Zyklus einmal alle vier Erdenjahre wiederholen, solange es jedes Jahr eine kalte Jahreszeit irgendeiner Art gibt, und ein Temperaturunterschied von 60 °F ist akzeptabel , solange es weniger oft als einmal pro heißer Jahreszeit vorkommt.

Ist es für ein echtes veränderliches Sternensystem möglich, Jahreszeiten mit diesen Eigenschaften zu produzieren?

Und wenn ja, welche Art von variablem Stern wäre am besten geeignet, um eine solche Welt zu produzieren?

Wenn nicht, wie nah können wir ihm kommen? Welche Variablen sind problematisch?

Wichtig ist, dass sich der Planet nicht an seiner aktuellen Position um den Stern gebildet haben muss und das System nicht über astronomische Zeitspannen hinweg stabil sein muss. Ich mache mir keine Sorgen darüber, ob ein bewohnbarer Planet in diesem Szenario realistischerweise Leben bilden und entwickeln könnte, sondern nur, ob ein solcher Planet Jahreszeiten haben könnte, die durch einen variablen Stern verursacht werden.

Antworten (2)

Betrachten wir die beiden Extreme: Δ T = 15 F Und Δ T = 40 F . Im ersten Fall würde ich sagen T Mindest = 50 F ( 283.2  K ) Und T max = 65 F ( 291.5  K ). Das gibt uns

T max T Mindest = 1.03
Nehmen wir auch an, dass die Oberflächentemperatur des Planeten durch seine effektive Temperatur gut angenähert ist ; mit anderen Worten,
T T eff = C L 1 / 4
Wo C ist eine Funktion, die nicht von abhängt T oder L . Sagen wir das L , Mindest Und L , max sind die Sternhelligkeiten, die den minimalen und maximalen Temperaturen des Planeten entsprechen. Wenn wir etwas ersetzen, finden wir das
L , max L , Mindest = 1.13
was für veränderliche Sterne eigentlich ziemlich klein ist. Konvertieren wir dies nun in eine Änderung der absoluten Größe , M . Wir haben
Δ M = 2.5 Protokoll 10 ( L , max L , Mindest )
was uns gibt Δ M = .133 Magnituden (denken Sie daran, dass hellere Objekte kleinere Magnituden haben).

Im zweiten Fall sagen wir T Mindest = 35 F ( 274.8  K ) Und T max = 75 F ( 297,0  K ). Das gibt uns

T max T Mindest = 1.08
Wir haben dann
L , max L , Mindest = 1.63
und so Δ M = 0,53 Größenordnungen.

Die beste Art von variablen Sternen, die ich finden kann und die Ihren Anforderungen entsprechen, sind Alpha 2 Canum Venaticorum-Variablen , die Perioden von bis zu ungefähr 160 Tagen und Größenänderungen von bis zu 0,1 Größenklassen (möglicherweise mehr) aufweisen. Diese Sterne sollten innerhalb angemessener Mengen Effekte erzeugen, die Ihren Wünschen ähnlich genug sind.


Es ist wahr, dass diese Art von Stern – massiv und leuchtend – nicht sehr lange bestehen wird, und es wird schwierig – nicht unmöglich, aber schwierig – für Planeten (und Leben!) sein, sich um ihn herum zu bilden. Wie jedoch der letzte Absatz der Frage besagt,

Wichtig ist, dass sich der Planet nicht an seiner aktuellen Position um den Stern gebildet haben muss und das System nicht über astronomische Zeitspannen hinweg stabil sein muss. Ich mache mir keine Sorgen darüber, ob ein bewohnbarer Planet in diesem Szenario realistischerweise Leben bilden und entwickeln könnte

Wenn jemand einen langlebigeren Stern mit ähnlichen Pulsationen finden könnte, wäre das fantastisch. Im Moment denke ich jedoch, dass dies das Beste ist, was Sie bekommen werden.

Sie verwenden T_min = 15F und T_max = 40F. Aber das OP möchte, dass das Delta zwischen T_min und T_max zwischen 15 und 40F liegt. Da Ihr Delta 40-15=25F beträgt, haben Sie die Frage richtig beantwortet, aber das ist Ihnen beim Lesen entgangen.
@kingledion Du hast vollkommen Recht. Danke schön. Ich werde das morgen bearbeiten, um einige weitere numerische Werte basierend auf diesem Bereich anzuzeigen (ich habe auch einige andere Informationen hinzuzufügen).
@kingledion Ich habe es behoben.

Es gibt veränderliche Sterne, die eine feste Wiederholungsperiode haben. Sie sind als Cepheid-Variablen bekannt und waren in der Astronomie wichtig, da die Periode die Helligkeit des Sterns angibt und Sie so die Entfernung bestimmen können.

Schauen Sie sich den verlinkten Artikel an: Sie sind 4- bis 20-mal massereicher als die Sonne und bis zu 100.000-mal leuchtender.

Die Perioden gehen jedoch nur bis zu etwa 9 Monaten. Je länger die Periode, desto leuchtender der Stern. Ich nehme an, die Leuchtkraft variiert mit der Masse (wie bei normalen Sternen), also betrachten wir die größten Sterne oder 20 Sonnenmassen.

Die andere schlechte Nachricht ist, dass ein solcher Stern nur 5½ Millionen Jahre überdauern wird. Erwarten Sie also nicht, dass sich Planeten niederlassen und Leben an Ort und Stelle entsteht!

Vielen Dank für Ihre Antwort! Ich habe jedoch das Gefühl, dass ein wichtiger Punkt nicht angesprochen wurde. Cepheiden scheinen massiven Schwankungen von bis zu zwei Magnituden zu unterliegen (das ist eine Zunahme der Helligkeit um den Faktor 4). Das ist vermutlich nur sichtbare Strahlung, aber dennoch scheint mir, dass die Änderung der Energieabgabe der Sterne während eines Zyklus zu groß wäre, als dass irgendetwas beide Extreme überstehen könnte.
Das Universum hat nicht das, wonach du suchst. Die Siedlung muss sich eingraben und mit den Extremen fertig werden, indem sie sich auf den Felsen verlässt, um die Temperatur auf den Durchschnitt zu dämpfen.