Eine bewohnbare Zone innerhalb einer bewohnbaren Zone – würde das einen Unterschied machen?

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Hier ist ein quaternäres Sonnensystem dargestellt, das aus zwei binären Umlaufbahnen besteht. Einer besteht aus zwei Roten Riesen, jeder 100-mal so breit, ein Drittel so massiv und 100-mal so hell wie unsere Sonne. Beide Sterne sind erst seit 12 Millionen Jahren Rote Riesen. Ein Riese umkreist den anderen Riesen aus einer Entfernung von 12 AE. Das andere Binärsystem besteht aus zwei gelben Zwergen, jeder 105 % so breit, 110 % so massiv und 126 % so hell wie unsere Sonne. Der eine Zwerg umkreist den anderen aus einer Entfernung von zwei AE.

Jede der Doppelsterne hat ihre eigene bewohnbare Zone, ein Stadium, in dem flüssiges Oberflächenwasser möglich sein kann. Aber in diesem Fall liegt eine bewohnbare Zone tief in einer anderen. Wie unterschiedlich wäre die „doppelte Bewohnbarkeit“ von der singulären Bewohnbarkeit, unter der unsere Erde derzeit steht, für einen der Planeten, die das Doppelsystem der gelben Zwerge umkreisen? Mit anderen Worten, wie würde sich die bewohnbare Zone des Roten Riesen auf die bewohnbare Zone des Gelben Zwergs auswirken?

Wie weit würde das Baryzentrum einer Binärdatei von der anderen entfernt sein? Die Überlappung (das heißt die bewohnbaren Zonen) erscheint mir in der Größenordnung von nicht viel Zeit für eine transplantierte Zivilisation und sicherlich außerhalb der Bereiche der Möglichkeit der Entwicklung eines komplexen Lebens schrecklich instabil. Können wir auch grob (sehr grob) kreisförmige Bahnen annehmen?
Warum haben Sie so genaue Größenangaben für die gelben Sterne? (Das sind übrigens keine Zwergsterne. Unsere eigene Sonne ist überdurchschnittlich groß, auch wenn sie nicht ganz im Überriesenbereich liegt. Ein Zwergstern ist nur ein Vielfaches größer als Jupiter.) Ist es wichtig für das Weltenbauen? das Sie tun, oder ist es wichtiger herauszufinden, welche Art von quartären Sternsystemen existieren könnte, die das Leben nach unserem Verständnis unterstützen würden?
@Ghedipunk Unsere Sonne ist ein gelber Zwerg der Hauptreihe.
Ich denke, die innere Region für den gelben Zwerg sollte schwarz sein ;D
Das ist Fachjargon für Astronomen, die sich im Allgemeinen einig sind, dass die Nomenklatur verwirrend ist. Zur Verdeutlichung auf einer Website, die keine Astronomen, Pedanten und andere enthält, die sich wirklich für das Hertzsprung-Russell-Diagramm interessieren – und was noch wichtiger ist, es kennen –, ist es weniger verwirrend, sie als Hauptreihensterne zu bezeichnen.
Ich hasse es, wie Leute immer ein binäres System veranschaulichen, indem einer der beiden stillsteht und der andere es umkreist. Es zeigt, dass der Illustrator keinerlei Ahnung von Himmelsmechanik hat.
Sternsysteme höherer Ordnung sind in der Regel riesig oder die Umlaufbahnen jedes Sternpaares bleiben nicht stabil. Zum Beispiel entspricht Capella Ihrer Beschreibung sehr gut, mit einem Paar größerer Sterne und einem Paar Roter Zwerge ... außer dass diese Paare in der Größenordnung von 10.000 AE voneinander entfernt sind, was dem 250-fachen der Entfernung von der Sonne entspricht Pluto. Offensichtlich ist die Auswirkung auf die Bewohnbarkeit bei dieser Entfernung gleich Null.
Fühlt sich an wie eine bessere Passform für space.stackexchange.com
@IanKemp nicht wirklich; es geht eher um die Erforschung des Weltraums als um schlecht definierte Fragen der Bewohnbarkeit.
@PcMan braucht mehr Epizyklen ;-)
@PcMan Alles, was ich weiß, ist, einen Weg zu finden, um klar und deutlich zu demonstrieren, der auf die Leinwand passt, ohne zu groß zum Posten zu sein.
PCMan hat Recht. Es ist nie ganz genau zu sagen, dass ein Objekt ein anderes umkreist. Stattdessen umkreisen sie beide ihr gemeinsames Baryzentrum. Wenn eines viel größer als das andere ist, wird dieses Baryzentrum gut innerhalb des größeren liegen, was es uns ermöglicht, die Schwingung des größeren Objekts zu vernachlässigen und so zu tun, als ob das kleinere es umkreist. Aber in diesem Fall bestehen die beiden Systeme aus Sternen ungefähr gleicher Größe, sodass sie beide einen Punkt ungefähr in der Mitte zwischen sich umkreisen.

Antworten (6)

Überhaupt keine bewohnbaren Zonen.

Betrachten Sie eine bewohnbare Zone. Es erhält genug Strahlung von seinem Stern (oder Sternenpaar), damit Wasser nicht gefriert oder verdunstet.

Von OP "ist eine bewohnbare Zone tief in einer anderen." Ich nehme an, dass dies die bewohnbare Zone der gelben Sterne ist, die tief innerhalb der Zone der roten liegt.

Die bewohnbare Zone der Gelben wird nur in Bezug auf die Gelben betrachtet. Nehmen wir nun diese Zone und fügen mehr Strahlung hinzu. Es wird heißer, oder? Eine Zone, die mit der Strahlung von 2 Sternen bewohnbar ist, wird mit der Strahlung von 4 erheblich heißer. Woher weiß ich, dass es heißer sein wird? Es ist die bewohnbare Zone der roten Sterne, die ausreicht, um das Gefrieren des Wassers zu verhindern.

Ich denke tatsächlich, dass 2 mittelgroße Sterne innerhalb der bewohnbaren Zone Ihrer großen Sterne überhaupt keine bewohnbaren Zonen um jedes Paar herum bedeuten. Wenn sich die gelben Sterne innerhalb der bewohnbaren Zone der Roten befinden, bedeutet die zusätzliche Strahlung der roten Sterne, dass es keine Umlaufbahn um die gelben Sterne gibt, die den Planeten nicht kochen würde. Das Vorhandensein der gelben Sterne in der ansonsten bewohnbaren Zone des roten Sterns bedeutet, dass es keine Umlaufbahn um die roten Sterne gibt, die den Planeten nicht regelmäßig in die Nähe der gelben Sterne bringen und zum Platzen bringen würde. Wie ein Stück Planet Popcorn.

Hier ist jedoch der Weg, um Ihr System zu retten. Sie müssen das gelbe Paar weit nach außen bewegen, wo der Beitrag der roten Sterne einen kleinen Prozentsatz ausmacht. Dann kann das gelbe Paar eine bewohnbare Zone haben, die vor dem Einfluss der roten Sterne sicher ist.

Du musst keine Angst vor Downvotes haben, Freund. Sei einfach du selbst. <3
Bitte lass es so wie es ist, Dailey und lösche keine Bits. Die Idee von Bewohnbaren um eine doppelte Binärdatei herum ist interessant und ich möchte sie nicht als Unmöglichkeit belassen.
Der letzte Absatz ist immer noch unnötig.
Ich habe den Meta-Teil bearbeitet, während ich den Inhalt des letzten Absatzes beibehalten habe. Hoffentlich bedeutet dies, dass wir sowohl die WB-Richtlinien erfüllen als auch den hervorragenden Inhalt in dieser Antwort beibehalten können

Das Konzept der „bewohnbaren Zone“ wird zur „Sammlung aller bewohnbaren Umlaufbahnen“

Die bewohnbare Zone ist eine Vereinfachung, die 2 Kreise um eine Sonne (oder Baryzentrum von N Sonnen) darstellt, die die Grenzen der möglichen Umlaufbahnen darstellen, die Leben erhalten könnten:

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Durch die Definition der roten und grünen Kreise werden all diese blauen Umlaufbahnen (und unendlich mehr) als "bewohnbar" definiert.

Dieses Konzept gilt für Ihre 4-Sterne-Anlage nur in drei ganz besonderen Fällen:

Wenn die Sonnen wirklich sehr heiß sind und die bewohnbare Zone sehr weit von Ihrem Diagramm entfernt ist, erhalten Sie eine wirklich verkleinerte Version:

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Wenn zwei der Sonnen sehr weit entfernt sind, tragen sie nicht viel Wärme bei und können ignoriert werden:

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Oder wenn die Sonnen schwach sind und die Atmosphäre des Planeten dick und ein extremer Isolator ist, der Wärme ein ganzes Jahr lang halten kann (denken Sie hier an die Venus), können Sie theoretisch je nach Temperaturgradient verschachtelte Ringe von Bewohnbarkeitszonen haben:

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Allerdings trifft wahrscheinlich keiner dieser Sonderfälle auf Ihr System zu, Ihre Bewohnbarkeitszone kann wahrscheinlich nicht nur mit Radien beschrieben werden.

Betrachten Sie diesen Schnappschuss, den ich gerade in mspaint gezeichnet habe - sowohl die zu heißen als auch die zu kalten Bereiche sind keine Kreise, und die gesamte Form dreht sich, und es gibt keinen einzelnen Kreis, der nicht durch eine der Grenzen verläuft:

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Es gibt keine kreisförmige Umlaufbahn mit einem einzigen Radius, die zwischen der zu heißen und der zu kalten Markierung bleibt.

Es gibt immer noch unendlich viele Umlaufbahnen - darunter viele elliptische und kreisförmige mit einer bestimmten Phase , aber alle haben eine Umlaufbahn mit der gleichen Periode wie das andere Sonnenpaar, z.

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Dadurch wird sichergestellt, dass der Planet niemals die rote Linie auf seinem Orbitalring überschreitet. Die 5 stabilsten (und ich verwende diesen Begriff locker) davon sind die Lagrange-Punkte:

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Angenommen, die blauen und gelben Kugeln in diesem Diagramm sind Ihre Sonnenstrahlenzentren: L1 ist nur dann eine bewohnbare Umlaufbahn, wenn Ihre Sonnen schwach genug / weit genug voneinander entfernt sind, die anderen 4 sind einige der bewohnbaren Umlaufbahnen.

Der Versuch, einen Planeten an einem Lagrange-Punkt in einem ternären System für einen beliebigen Zeitraum lang genug zu halten, um in Bezug auf die Bewohnbarkeit relevant zu sein, scheint ein wenig sinnlos zu sein; könnte es wert sein, das letzte bisschen fallen zu lassen. Der Rest scheint aber OK zu sein.
@Starfish daher "den Begriff stabil locker verwenden". Ich bezweifle stark, dass sogar die 4 Sonnen lange halten werden, bevor eine in den Weltraum geschossen wird.
@StarfishPrime: Ich habe weitergelesen, bis ich eine Antwort gefunden habe, in der die Lagrange-Punkte erwähnt werden, da dies die einzige Option ist, ohne das System drastisch zu ändern. Es lohnt sich, es zu behalten. (Was ich dachte, war "die bewohnbaren Zonen bewegen sich", aber das ist besser)

Wie würde sich die bewohnbare Zone des Roten Riesen auf die bewohnbare Zone des Gelben Zwergs auswirken?

Ich denke, Sie sollten mit einer Überlagerung der Menge der empfangenen Energie vorgehen, um die bewohnbare Zone im System als Ganzes zu bestimmen.

Lassen Sie mich meine Argumentation mit einer Vereinfachung erklären: Wenn eine bewohnbare Zone als der Bereich des Weltraums definiert ist, in dem die Gesamtmenge der von außen empfangenen Strahlung zwischen 80 und 120 Einheiten beträgt, muss dies die Summe der Strahlung sein, die von allen kommt Sterne. In Ihrem Fall würden Sie nur die 4 Sterne des Systems berücksichtigen, da der Beitrag der anderen vernachlässigbar ist. Wenn ein bestimmter Ort im System in Einheiten 60 von A, 40 von B, 20 von C und 10 von D empfängt, können Sie schnell sehen, dass sich das alles auf 130 Einheiten außerhalb der bewohnbaren Zone summiert, außer für die Momente, in denen B oder D sind verfinstert.

In einer Annäherung sehr 0. Ordnung denke ich, dass entweder die gesamte bewohnbare Zone in Bezug auf die bewohnbare Zone jedes einzelnen Sterns nach außen gedrückt würde, oder es kann überhaupt keine bewohnbare Zone geben, wenn man bedenkt, dass die Überlagerung übertreffen oder nicht treffen kann der Bewohnbarkeitswert in Abhängigkeit von den relativen Positionen der Sterne.

Es wird eine bewohnbare Zone oder Zonen für das System geben, da es einen Bereich oder Bereiche gibt, die die angemessene Menge an Gesamtstrahlung erhalten. Diese Bereiche sind möglicherweise nicht stabil. Es könnte auch sein, dass es keine stabile Umlaufbahn gibt, die innerhalb der bewohnbaren Zone oder Zonen bleibt. OTOH, ich möchte anmerken, dass die meisten Menschen dazu neigen , über solche Systeme von einem zweidimensionalen Standpunkt aus nachzudenken, was durch unsere Darstellung des Systems als 2D-Bild gefördert wird. Es könnte einige bewohnbare stabile Umlaufbahnen geben, die im Wesentlichen außerhalb der Ekliptik des Systems liegen, wie sie durch die Obits der vier Sterne definiert ist.
@Makyen: 3d! Clever! Ein Planet, der den Schwerpunkt aller vier umkreist, 90 Grad zur Ekliptik, könnte vielleicht stabil und in der habitablen Zone sein! Nein, bei weiterem Nachdenken müsste sich seine Umlaufbahn drehen, wenn sich alle Sonnen umkreisen, und dafür gibt es keinen Mechanismus. 3d wird es hier nicht schneiden.
Wenn die Umlaufbahn geneigt ist, erhalten Sie Kozai-Lidov-Zyklen, bei denen Sie anfangen, Neigung gegen Exzentrizität einzutauschen. Irgendwann wird Ihre Umlaufbahn also nicht mehr geneigt sein und sehr exzentrisch werden, was es viel schwieriger machen wird, eine bewohnbare Zone zu haben.

Ich denke, es hat genauso viel mit den vorherigen Antworten von „summieren Sie alle Strahlungen“ zu tun wie mit Ihrer Definition von „bewohnbar“.

Wenn Sie davon sprechen, dass heutige Menschen dort überleben können, schauen Sie sich die anderen Antworten an (praktisch keine Chance). Allerdings ändern sich die Dinge für Bakterien oder Bärtierchen, die eine viel größere Bandbreite für Bewohnbarkeit haben. Stellen Sie sich danach Dinge wie außerirdische Lebensformen vor, wie siliziumbasierte Biologie oder eine intelligente Roboterzivilisation, die nur Energie und Materialien für den Betrieb und die Replikation benötigt.

Die Habitatzone wird normalerweise durch flüssiges Wasser definiert, das sogar Bakterien und Bärtierchen benötigen, um sich zu vermehren und zu wachsen. Aber Sie sprechen einen interessanten Punkt an, dass sich Aliens vielleicht so entwickeln könnten, dass sie flüssiges Nicht-Wasser brauchen?

Ich denke, dass das, was Sie fragen, am engsten ist, wenn ein Planet knapp außerhalb der bewohnbaren Zone eines Sterns der Klasse K oder M umkreist und daher eine Temperatur leicht unter dem Gefrierpunkt von Wasser hat.

Aber der Stern, den der Planet umkreist, umkreist zufällig einen massereicheren und leuchtenderen Stern in relativ geringer Entfernung. Der Abstand zwischen den beiden Sternen muss mindestens ein Vielfaches der Entfernung der Umlaufbahn des Planeten um den Stern sein, aber auch klein genug, dass sich der Planet fast innerhalb der bewohnbaren Zone des größeren Sterns befindet, damit die kombinierte Leuchtkraft der beiden erreicht wird Sterne genügen, um den Planeten warm genug für flüssiges Wasser und Leben zu machen.

Während eines Jahres des Planeten ändert sich seine Entfernung vom größeren Stern um das Doppelte des durchschnittlichen Radius der Umlaufbahn des Planeten. Der größere und hellere Stern sollte also ausreichend hell sein, damit die Variation in der Entfernung des Planeten die Entfernung zum helleren Stern und die Wärmemenge, die der Planet von diesem Stern erhält, nicht sehr verändert.

Und es ist möglich, dass eine solche Anordnung mit dem helleren Stern der Spektralklasse G oder F und dem kleineren Stern der Spektralklasse K oder M funktionieren könnte. Und wenn es mit einem helleren Stern nicht funktioniert, könnte es funktionieren, wenn es zwei hellere identische Sterne gibt, eine nahe Doppelsterne. Ein Binärsystem identischer Sterne, das die doppelte Leuchtkraft eines Einzelsterns dieses Typs hat, hätte einen äußeren Rand seiner bewohnbaren Zone, der etwa 1,41-mal so weit entfernt ist wie der äußere Rand eines Einzelsterns dieses Typs.

Es gibt keine bewohnbare Zone.

Nun gut, es gibt diese zehntausend Astronomen, die ihren Glauben daran veröffentlichen, aber schauen Sie es sich nur einen Moment an:

  • Ein Planet wie Neptun mit Ozeanen aus überkritischem Wasser ist zu heiß für erdähnliches Leben. Seine bewohnbare Zone könnte irgendwo weiter von der Sonne entfernt sein, oder es könnte mehr Zeit zum Abkühlen brauchen, nachdem die Sonne untergegangen ist.
  • Ein gezeitenabhängiger Planet könnte sich in der Entfernung von Merkur um die Sonne drehen, aber wie in Nivens Geschichte „The Coldest Place“ beschrieben, könnte die Nachtseite weit unter einer bewohnbaren Temperatur liegen. Vielleicht gibt es jedoch ein tiefes topologisches Merkmal, das eine dünne Atmosphäre ansammeln und Wasser zurückhalten kann. Vielleicht haben lebende Organismen einen Stoffwechsel entwickelt, der die „ anti-solare “ Photosynthese nutzt.

Die bewohnbare Zone ist eine reine Abstraktion, vielleicht geeignet für eine sich drehende Billardkugel, sagt uns aber sehr wenig darüber aus, wo im Kosmos Leben zu finden ist oder nicht. Ihre Frage zeigt, dass wir nur an einem bestimmten Ort auf einem bestimmten Planeten wirklich über die Bewohnbarkeit entscheiden können, wenn wir alle Merkmale seiner Geologie und Rotation kennen.

Dies beantwortet die Frage nicht.
Während Sie vielleicht einen Punkt zur Definition haben (warum nicht eine Frage zum Leben in nicht bewohnbaren Zonen schreiben? Es könnte nützlich und interessant sein), beantwortet dies die Frage nicht.