Jupiter durch einen Braunen Zwerg ersetzen?

Dies ist eine rein hypothetische Frage, aber ich kann darauf keine befriedigende Antwort finden.

Nehmen wir an, Jupiter sammelt irgendwie genug Masse, um als Brauner Zwerg betrachtet zu werden. Nehmen wir an, Jupiter erreicht maximal 75 Jupitermassen, was ein großer Brauner Zwerg im Sonnensystem sein wird.

Was würde mit der Erde passieren, wenn dies passieren würde? Ich meine mehr in Bezug auf die Erdumlaufbahn und die Strahlungsleistung. Würde es noch Leben auf der Erde geben?

Und wie würde das Sonnensystem überhaupt aussehen, wenn Juptier ein Brauner Zwerg werden würde? Würden die Planeten und Jupiter noch um die Sonne kreisen? Oder würde die schiere Masse des Jupiter einige Planeten ganz aus dem Sonnensystem katapultieren?

Wenn Jupiter 0,075 Sonnenmasse gewinnt (von derzeit 0,001), würde das enorme Veränderungen für alle Umlaufbahnen innerhalb des Sonnensystems bedeuten. Die Erde wird sich in eine andere Umlaufbahn verschieben, obwohl der Prozess Millionen von Jahren dauern wird, um sich zu stabilisieren. Asteroiden- und sogar Planetenabstürze sind möglich.
Meine Güte, ich verwechsle braune Zwerge mit roten Zwergen. Ich meinte 75 Jupitermasse, nicht 0,075 Sonnenmasse. Ich habe die Frage bearbeitet.
Überprüfen Sie dies und dies . Beide sind von Mitgliedern von World Building :)
@tempestwing0101 das ist so ziemlich dasselbe.
Sie können dieses Szenario in Universe Sandbox laden und es herausfinden!
Ich bin mir nicht sicher, ob das die richtige Frage ist. Kann Jupiter 75 Jupitermasse WERDEN, ohne die Masse vom Rest des Sonnensystems zu nehmen? Es scheint, dass dies im Laufe der Zeit geschehen müsste, und der Zeitfaktor wäre entscheidend. Wenn die Frage jedoch eine allgemeine Frage wäre: „Was wäre, wenn Jupiter mit einer Jupitermasse von 75 gebildet würde?“, wäre die Frage angemessener. Mit anderen Worten, der Prozess, dass Jupiter eine Jupitermasse von 75 erreicht, hätte eine größere Wirkung als Jupiter, der tatsächlich eine Jupitermasse von 75 hat.
Die Auswirkungen wären erheblich. Bei Jupiters aktueller Masse ist er massiv genug, dass er einen Punkt knapp außerhalb der Sonne umkreist, und die Sonne umkreist denselben Punkt. Machen Sie es 75-mal massiver und dieser Punkt wird merklich näher an Jupiter herangezogen. Das hätte erhebliche Auswirkungen auf die Umlaufbahnen der anderen Planeten, insbesondere über geologische Zeitskalen.
Arthur C. Clarke hat sich in seinem Roman 2001 und seinen Fortsetzungen direkt mit dieser Frage beschäftigt – Jupiter wird zum zweiten Stern umgebaut. Ich weiß nicht, wie solide Clarkes Wissenschaft heute ist, aber zu der Zeit, als er sie schrieb, strebte er nach strenger Wissenschaft. Als Nachschlagewerk vielleicht hilfreich?
Ich schlage vor, das Hard-Science-Tag zu entfernen. Ich kann Ihnen mit einer Handbewegung antworten, fühle mich aber nicht ehrgeizig genug, um nach den Referenzen zu suchen. Oder entfernen Sie das wissenschaftlich fundierte Tag als überflüssig.
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Antworten (3)

Dies ist die Formel dafür, wie viel Kraft die Schwerkraft zwischen zwei beliebigen Massen im Raum ausübt:

G m 1 m 2 r 2

Woher:

  • G ist eine Konstante:
    G = 6.674 × 10 − 11 N   ( m k g ) 2
  • m 1 und m 2 sind die beteiligten Massen
  • r ist der Abstand zwischen den Massen

Lassen Sie uns berechnen, wie stark Jupiter die Erde anzieht. Wir brauchen zuerst etwas Hintergrund:

Bei ihrer größten Annäherung zieht Jupiter die Erde aus praktischen Gründen mit einer Kraft von ...

6.674 × 10 − 11 N ( m k g ) 2 × ( 6 × 10 24 k g ) × ( 1.9 × 10 27 k g ) ( 5.88 × 10 11 m ) 2   = a p r Ö x . 2.2 × 10 18 N

2,2 x 10 18 Newton mögen wie eine gewaltige Kraft erscheinen, aber sie reichen nur aus, um die Erde mit einer Geschwindigkeit von 3,6676 x 10 -7 Metern pro Sekunde in Richtung Jupiter zu beschleunigen. Das ist fast ein Zehntel eines Millionstel Meters pro Sekunde. Zu dem Zeitpunkt, an dem ein signifikanter Zug erfolgt ist, wird sich die Erde weiter von Jupiter entfernt haben, was den Zug verringert.

Lassen Sie uns nun die gleiche Berechnung mit 75 Jupitermassen durchführen:

6.674 × 10 − 11 N ( m k g ) 2 × ( 6 × 10 24 k g ) × ( 1.425 × 10 29 k g ) ( 5.88 × 10 11 m ) 2   = a p r Ö x . 1,65 × 10 20 N

Das reicht aus, um die Erde mit 0,0000275 Metern pro Sekunde in Richtung Jupiter zu beschleunigen. Es ist fast die gleiche Anziehungskraft, die der Mond auf die Erde hat. Dieselbe Gleichung für die Anziehungskraft zwischen Erde und Mond (Masse = 7,34 x 10 22 kg, Entfernung 384.400 km):

6.674 × 10 − 11 N ( m k g ) 2 × ( 6 × 10 24 k g ) × ( 7.34 × 10 22 k g ) ( 3.844 × 10 8 m ) 2   = a p r Ö x . 1.989 × 10 20 N

Das ist vergleichbar mit der vorherigen Berechnung. Da Jupiter jedoch viel weiter entfernt ist, wäre der Unterschied in den Kräften, die er auf die nahe und die ferne Seite der Erde ausüben würde, sehr gering: Eine Variation der Entfernung um mehr oder weniger sechstausend Kilometer in der obigen Formel ergibt eine Variation in Newton innerhalb die 12. negative Zehnerpotenz. Nicht genug, um Gezeiten zu verursachen (im Gegensatz zu dem, was ich in einer früheren Version dieses Beitrags gesagt habe).

Saturns nächste Annäherungsentfernung an Jupiter ist sehr nah an der nächsten Annäherungsentfernung der Erde . Saturns Masse beträgt fast hundert Erdmassen, sodass die Anziehungskraft zwischen Saturn und dem braunen Zwergjupiter etwa 100-mal so groß wäre wie die Anziehungskraft zwischen dem braunen Zwergjupiter und der Erde. Nicht genug, um Saturn aus seiner Umlaufbahn zu schleudern ... Vielleicht würden einige Ringe neu angeordnet werden.

Andere Körper im Sonnensystem wären ähnlich betroffen. Störungen im Asteroidengürtel könnten einige über Jahrtausende in Richtung Sonne schleudern, was uns gefährden könnte, aber wir sollten keinen großen Grund zur sofortigen Sorge haben.

Gezeiten: Es kommt nicht auf die Gravitationskraft an, sondern auf den Gradienten (dh wie unterschiedlich ist diese Anziehungskraft auf der fernen und der nahen Seite der Erde).
@frodoskywalker du hast recht. Ich werde einige Zahlen ausführen.
@frodoskywalker Ich habe den Beitrag korrigiert, vielen Dank :)

Erstens gehe ich davon aus, dass die Frage lautet: "Was wäre mit der Erde passiert, wenn Jupiter während der Entstehung des Sonnensystems zu einem großen braunen Zwerg und nicht zu einem mittelgroßen Gasriesen herangewachsen wäre."

Das ist aus zwei Gründen eine schwierige Frage. Erstens haben wir zwar hervorragende Fortschritte beim Verständnis der Entstehung von Planeten gemacht, aber wir müssen noch viel lernen. Zweitens ist der Prozess im technischen Sinne normalerweise chaotisch, wo kleine Änderungen zu frühen Zeiten beliebig große Änderungen in den Endergebnissen bewirken können.

Also ein Punkt gleich vorweg: Mögliche Ergebnisse beinhalten, dass die Erde und andere kleine Planeten aus dem Sonnensystem geschleudert werden oder die Sonne oder UberJup treffen. Basierend auf dem, woran ich mich aus Berichten über detaillierte Modellierung erinnere, bin ich mir ziemlich sicher, dass der größte Teil des Asteroidengürtels ausgeworfen würde und möglicherweise auch der Mars. Es gibt ein Papier unter http://iopscience.iop.org/article/10.1086/300695/fulltext/ , das Simulationen von Planeten in verschiedenen binären Systemen vorstellt, um die Orbitalstabilität zu bestimmen. (Beachten Sie, dass der Fall des Braunen Zwergs nicht wirklich betrachtet wird, aber der Fall mit der niedrigsten Masse, den er berücksichtigt, gibt uns Hinweise. Beachten Sie auch, dass er nur 10.000 "Jahre" betrachtet und dass wir aus anderen Arbeiten wissen, dass Instabilitäten möglich sind viel später passieren.)

Angesichts dieser Vorbehalte sieht es jedoch so aus, als könnten stabile Umlaufbahnen innerhalb von etwa der halben Entfernung von UberJup von der Sonne existieren. Da UberJup bei etwa 5 AE liegt, können wir vernünftigerweise davon ausgehen, dass alle inneren Planeten (einschließlich Mars bei etwa 1,5 AE) stabile Umlaufbahnen haben.

Dies gilt für den Fall einer Umlaufbahn mit geringer Exzentrizität für UberJup, da eine höhere Exzentrizität die inneren Planeten weniger stabil macht.

Fazit bisher: Die inneren Pflanzen könnten in stabilen Umlaufbahnen überleben, aber es besteht eine nicht triviale Chance, dass sie es nicht tun würden.

Es gibt eine Menge innovativer Arbeiten zur Planetenmigration, die ich nicht berücksichtigt habe und die wahrscheinlich die Überlebenschancen der Erde verringern. Im Grunde werden Resonanzeffekte wichtig, wenn man nicht auf ultranahe Annäherungen – kosmisches Billard – schaut. Resonanzeffekte erfordern nicht einmal riesige Massen. Wenn, sagen wir, Erde und Venus Umlaufbahnen hatten, deren Perioden in einem kleinen ganzzahligen Verhältnis standen: 2:3, 1:2, 3:4 usw., dann nehmen sie immer wieder und wieder und wieder die gleichen relativen Positionen ein und sogar sehr kleine Gravitationseffekte können sich aufbauen und Planeten können langsam im Laufe der Zeit überraschend große Mengen an Energie und Impuls austauschen.

Es scheint, dass Jupiter und Saturn in der tatsächlichen Geschichte des Sonnensystems genau das getan haben und sich zuerst auf etwa die Hälfte ihrer derzeitigen Umlaufbahnentfernungen und dann wieder herausbewegt haben, bevor sie sich dort niederließen, wo sie heute sind. Ich habe keine Ahnung, wie sich das Ersetzen von Jupiter durch UberJup darauf auswirken würde. Es könnte simuliert werden, aber es übersteigt meine Fähigkeiten, und ich kenne niemanden, der sich mit diesem Problem beschäftigt hat. (Was nicht heißen soll, dass das niemand hat – die Literatur ist sehr umfangreich.)

Also vergessen wir das alles und schauen uns den Fall der minimalen Änderungen an: UberJup sitzt dort, wo Jupiter sitzt. Die inneren Planeten sind in ihren Umlaufbahnen grundsätzlich unbeeinflusst. Der Asteroidengürtel ist wahrscheinlich fast leer. Außerhalb der Umlaufbahn von UberJup gibt es wahrscheinlich einige Gasriesen und Neptune, aber ihre Anordnung und Anzahl ist wahrscheinlich anders als die des Sonnensystems. Die Anordnung hat eine vernünftige Chance, stabil zu sein.

Eine potenziell große Veränderung besteht darin, dass die Räumung des Asteroidengürtels wahrscheinlich zu einem verstärkten sehr frühen Bombardement der Erde geführt hätte, sodass die Erde einige Prozent massiver sein könnte als heute. Es könnte auch einen zweiten natürlichen Satelliten geben, wenn auch viel kleiner als der Mond.

Schließlich – hier kommt Chaos ins Spiel – besteht eine gute Chance, dass der Mond überhaupt nicht existiert. Es scheint, dass die Entstehung des Mondes durch einen flüchtigen Einschlag eines der letzten Planetenembryos auf einer fast vollständigen Erde geschah. Dadurch wurde eine Menge Materie in die Umlaufbahn geschleudert, von der einige zu unserem massiven Mond verschmolzen. Es scheint, dass dies ein Ereignis mit ziemlich geringer Wahrscheinlichkeit ist, also könnte die Anwesenheit von UberJup unseren riesigen Mond ausgelöscht haben.

(Kein Wissenschaftler, nur mit lokalem Denken. Und ich entschuldige mich für meine Grammatikfehler.)

Ich denke, wenn Jupiter genug Masse sammelt, könnten die meisten näheren Objekte (der Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars) auf den Planeten gezogen werden, der jetzt ein Brauner Zwerg ist, und beginnen, ihn zu umkreisen. Planeten, die nahe genug sind, wie Satern und Mars, könnten Veränderungen in ihrem Umlaufbahnmuster feststellen. Mars könnte sogar ein "Mond" von Jupiter werden. Jupiter wird wahrscheinlich stärkere und extremere Auswirkungen auf die Wetterbedingungen auf der Erde haben. Wie eine größere Version des Mondes. Das Ökosystem der Erde wird wahrscheinlich stark betroffen sein.

Vielleicht treten Sonne und Jupiter mit der Zeit in eine Doppelsternbeziehung ein, da Sonne und Jupiter aufgrund ihrer Anziehungskraft zusammengezogen werden könnten. Und einige der kleineren Planeten könnten aufgrund der sich ändernden Gravitationskräfte aus dem Sonnensystem geschwungen werden.

Hallo Noodle, willkommen bei Worldbuilding SE. Da diese Frage das Schlagwort „harte Wissenschaft“ trägt, müssen die Antworten streng, gut zitiert und mit den besten verfügbaren wissenschaftlichen Theorien übereinstimmen. Sie könnten Ihre Antwort verbessern, indem Sie etwas Mathematik hinzufügen, um Ihre Spekulationen zu untermauern, und Ihre Gründe dafür angeben, warum Sie glauben, dass das Ökosystem der Erde betroffen sein würde. Auch der Tipp in Klammern am Ende ist für diesen Fragetyp ungeeignet, da der Fragesteller bereits angegeben hat, dass er die Regeln (Naturgesetze) der tatsächlichen Welt respektieren möchte.
Jupiter durch einen Braunen Zwerg ersetzen?
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