Kann ein natürlich vorkommendes Sternensystem 120 Planeten haben?

Die überwiegende Mehrheit ist dem Stern zu nahe, um bewohnbar zu sein, während alle in der bewohnbaren Zone außer 2 (Ryu 97 und Ryu 108) aufgrund giftiger Atmosphären unbewohnbar sind. Der Rest ist zu weit vom Stern entfernt und daher zu kalt für eine Besiedlung.

Mit anderen Worten, Ihr Sonnensystem hat 2 Planeten: Ryu 97 und Ryu 108.

Reality-Check. Es klingt nicht realistisch. Wenn ich es in einem Buch lese, würde ich es für Allegorie oder Fantasie halten.

Der Teil über 120 Planeten ist plausibel (zumindest nicht widerlegt), es ist der Teil, in dem die überwiegende Mehrheit der Planeten dem Stern zu nahe ist (schnelle Serviettenmathematik ... große Mehrheit > 75% ... 120 * 0,75 = 90 …). Es gibt ungefähr 90 Planeten in voller Größe in der "heißen Zone" in der Nähe des Sterns.

Bevor ich erkläre, warum das nicht passieren kann, verlinke ich auf die Wikipedia-Seite für Circumstellar Habitable Zone (die Ihnen viele Ideen für habitable Fails geben wird), aber die folgende Grafik fasst ein wichtiges Konzept zusammen. Beachten Sie, dass es einen „optimistischen“ und einen „konservativen“ Bereich gibt? In Ihrem Fall ist die optomistische Zone schlecht, weil Sie noch weniger Platz haben, um diese 90 Planeten zu packen.

Die bewohnbaren Planeten teilen sich entweder eine Hufeisenumlaufbahn oder umkreisen sich in unmittelbarer Nähe, aber in entgegengesetzten Richtungen , oder sie müssen einen sicheren Abstand voneinander (und zu allen anderen Planeten) haben, um beide in der bewohnbaren Zone des Sterns zu bleiben.

Aber Ihr eigentliches Problem ist, dass viele Steine ​​sehr nahe an Ihrer Sonne hängen. Um zu verhindern, dass sie hineinfallen, müssen sie mit einem Super-Jupiter gegengewichtet werden, der sie bei jeder Umlaufbahn wieder herauszieht. Der Super-Jupiter zerrt diese inneren Heißzonenplaneten aus ihrer Todesspirale, aber nicht genug, um dem Orbit zu entkommen. Sie tauchen zurück in Richtung Sonne, nur um wieder herausgezogen zu werden, wenn der Super-Jupiter wieder über ihnen vorbeizieht.

Die derzeit beste Theorie zur Entstehung unseres Sonnensystems heißt Modell von Nizza (nach der Stadt in Frankreich). Dabei bewegen sich die 4 Gasriesen herum und werfen andere Planeten aus dem System, bis sie sich schließlich in Resonanzbahnen niederlassen . Jupiter wird von Saturn verankert, Saturn von Uranus, Uranus von Neptun und Neptun wird von der Oortschen Wolke und dem Kyper-Gürtel verankert. Es ist das gleiche Konzept wie die inneren Planeten, die durch genau die richtige Menge an Zug aus ihrer Todesspirale gezogen werden, weg von der Sonne.

Am skeptischsten bin ich also, wie man einen Super-Jupiter haben kann, der groß genug ist, um 90 Planeten aus dem Rachen des Todes zu ziehen, und es gibt einen anderen Super-Jupiter, der diesen verankert, und so weiter, aber man hat immer noch 2 bewohnbare Planeten in der Zone zwischen ihnen. Der Super-Jupiter würde sie aus der Umlaufbahn reißen oder sie gegeneinander prallen lassen. Wenn es groß genug ist, um 90 Planeten der heißen Zone aus der Sonne zu ziehen, würde es leicht 2 näher liegende Planeten in der bewohnbaren Zone aus dem System stoßen.

Mein Bauchgefühl sagt nein, das geht nicht.

Lassen Sie uns eine Rückseite der Hüllkurvenberechnung durchführen. Bei den inneren Planeten des Sonnensystems sieht es so aus, als ob jeder Planet 1,5- bis 1,8-mal weiter von der Sonne entfernt ist als der davor.

Nehmen wir an, dies könnte für alle Planeten gelten: Es würde bedeuten, dass der am weitesten entfernte Planet sein sollte$(1.5)^{120-1} \approx 9 \times 10^{18}$mal die Entfernung vom nächsten.

Wenn wir dies auf unser Sonnensystem skalieren, in dem Merkur 0,39 AE von der Sonne entfernt ist, sollte Merkur 120 sein$3 \times 10^{18}$AU von der Sonne. Bedenkt, dass$1 AU = 15 \times 10^{-6}$Lichtjahre bedeutet dies, dass Merkur120 ungefähr sein sollte$10^{12}$Lichtjahre von der Sonne entfernt.

Das würde mehr als das sichtbare Universum umfassen (ca$10^{10}$Lichtjahre).

Die Planetenbahnen, die Sie vorschlagen, könnten möglich sein.

Das Problem, das Sie berücksichtigen müssen, ist, dass ein natürlich bewohnbarer Planet mit relativ konstanten Bahnparametern und relativ konstanter Wärme und Licht von seinem Stern für eine sehr lange Zeit existiert haben sollte. Die Erde wurde erst Milliarden von Jahren nach ihrer Entstehung für Menschen bewohnbar.

Es ist kein Problem, ein Sonnensystem zu entwerfen, in dem alle Planeten für Menschen unbewohnbar sind oder in dem keiner der Planeten fortgeschrittene vielzellige Lebensformen oder intelligente Eingeborene oder irgendetwas von dem Zeug hat, das die meisten Science-Fiction-Planeten interessant macht. Sie müssen sich keine Gedanken über die Parameter machen, da es so viele verschiedene Möglichkeiten gibt, wie ein Planet tot und unbewohnbar sein kann.

Zwölf Planeten außerhalb der bewohnbaren Zone zu haben und zu kalt für Leben zu sein, ist durchaus plausibel.

Die bewohnbare Zone scheint sich von der 97. Umlaufbahn oder innerhalb davon bis zur 108. Umlaufbahn zu erstrecken. Somit gibt es mindestens 12 Planeten in der bewohnbaren Zone, zehn mit toxischer Atmosphäre und zwei bewohnbare. Die bewohnbare Zone könnte Planeten innerhalb der 97. Umlaufbahn umfassen.

Aber bis zu 96 Planeten näher am Stern als am inneren Rand der bewohnbaren Zone zu haben, ist ein kleines Problem.

Astronomen sind sich nicht sicher, ob die bewohnbare Zone der Sonne eine, zwei oder drei Planetenbahnen umfasst. Wenn sich Mars und/oder Venus in der bewohnbaren Zone der Sonne befinden, machen andere Faktoren sie unbewohnbar. Nur ein Planet im Sonnensystem, die Erde, ist bewohnbar, was bedeutet, dass Astronomen nicht sicher sein können, welche anderen Planeten sich in der bewohnbaren Zone der Sonne befinden.

Aber die beiden inneren Planeten Merkur und Venus sind bekanntlich zu heiß für Menschen, und die vier äußersten Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und alle früheren Planeten, Zwergplaneten usw. sind bekanntermaßen zu kalt . Wenn der Mars groß genug wäre, um mehr Luft und Wasser aufzunehmen, könnte er bewohnbar sein.

So sind in unserem Sonnensystem Planeten, die zu heiß sind, um bewohnbar zu sein, mindestens zwei zu eins in der Überzahl gegenüber Planeten, die zu kalt sind, um bewohnbar zu sein, und das macht Sinn, weil schöne und warme Planeten nahe genug am Stern sein müssen, zu heiße Planeten haben um noch näher zu sein, und zu kalte Planeten können weiter umkreisen und sich vom Stern entfernen, wobei jeder weiter entfernte Planet kälter und kälter und kälter wird, bis zu einer großen Entfernung.

Daher finde ich es einfacher, an ein Sternensystem mit 120 Planeten zu glauben, wo 12 zu heiß sind, 12 in der bewohnbaren Zone sind und einige davon bewohnbar sind, und 96 zu kalt sind, als an Ihr System, wo 12 Planeten zu kalt sind , 12 sind in der bewohnbaren Zone (& 2 davon bewohnbar) und 96 sind zu heiß.

Ich weiß nicht, was die Story-Gründe dafür sind, so viele unbewohnbare Planeten in Ihrem System zu haben, noch dafür, dass die meisten unbewohnbaren Planeten zu heiß statt zu kalt sind. Ich weiß also nicht, ob es für Ihre Geschichte gut wäre, die Nummern von zu heißen Planeten und zu kalten Planeten zu vertauschen.

Offensichtlich wäre es gut, den Stern Ryu Ihres Systems so hell wie möglich zu machen, um die bewohnbare Zone und die zu heiße Zone innerhalb der bewohnbaren Zone so weit wie möglich zu machen, um so viele Planetenumlaufbahnen wie möglich zu haben innerhalb jeder dieser Zonen möglich. Es ist kein großes Problem, einen Sterntyp auszuwählen, der möglicherweise 12 Planeten hat, die zu kalt für Leben jenseits des äußeren Randes seiner bewohnbaren Zone sind.

Möglicherweise könnte Ryu so hell sein wie Rigel, Beta Orionis, das etwa 1,0 bis 1,5 mal zehn hoch 5 so hell ist wie die Sonne. Das ist etwa das 100.000- bis 150.000-fache der Leuchtkraft der Sonne. Wenn also ein erdähnlicher Planet etwa 316,227- bis 387,298-mal so weit von Rigel entfernt wäre wie die Erde von der Sonne, würde er etwa die gleiche Menge an Strahlung von Rigel erhalten, wie die Erde von der Sonne.

Wie breit ist also proportional die bewohnbare Zone der Sonne? Wie ich oben sagte, ist das umstritten und ungewiss.

Die Breite der bewohnbaren Zone in Astronomischen Einheiten oder AE wurde so pessimistisch mit 0,95 AU zu 1,01 AU angegeben, ein Verhältnis von 1,063 mal. Und so hoch wie 0,95 AU bis 2,4 AU, ein Verhältnis von 2,526 mal. Und wenn die Ergebnisse verschiedener Studien kombiniert werden, möglicherweise ein so hohes Verhältnis wie 0,38 AU zu 10 AU oder das 26,315-fache.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone 1

Unter der Annahme, dass 325,00 AE von Rigel das Äquivalent von 1,00 AU von der Sonne wären, würde sich die pessimistischste Rigelsche bewohnbare Zone von 308,75 AU bis 328,25 AU erstrecken, eine Differenz von 19,5 AU. Uranus umkreist die Sonne in einem Abstand von 19,22 AE, also gibt es in unserem Sonnensystem 7 Planeten, die die Sonne innerhalb von weniger als 19,5 AE umkreisen, sowie Platz für einen weiteren Planeten im Asteroidengürtel.

Die optimistischste Rigelsche bewohnbare Zone würde sich von 308,75 AU bis 780 AU erstrecken, eine Differenz von 471,25 AU. Wenn die Umlaufbahnen der Planeten in dieser optimistischen bewohnbaren Zone 10 AE voneinander entfernt wären, könnten 47 oder 48 Planeten in der optimistischen bewohnbaren Zone von Rigel sein. Wenn die Umlaufbahnen der Planeten in der optimistischen bewohnbaren Zone von Rigel durchschnittlich 1,0 AE voneinander entfernt wären, könnten sich in dieser Zone 470 Planeten befinden.

Es ist nicht verwunderlich, dass Jack Vance in seiner berühmten Demon Princes-Serie 26 bewohnbare Planeten in die bewohnbare Zone von Rigel setzte.

Mit über 300 AE innerhalb der bewohnbaren Zone von Rigel könnten hundert Planeten durchschnittlich 1 AE voneinander entfernt sein und nur ein Drittel des Raums innerhalb der bewohnbaren Zone einnehmen, so dass Platz für 96 Planeten zu heiß ist, um näher als bewohnbar zu sein bewohnbare Zone von Rigel wäre kein allzu grosses Problem.

Aber Sie haben zwei bewohnbare Planeten in der bewohnbaren Zone von Ryu. Diese Planeten sollten mindestens 3.000.000.000 Jahre alt sein, um bewohnbar zu sein, und müssen in all diesen 3.000.000.000 Jahren ziemlich konstantes Licht und Wärme von ihrem Stern erhalten haben. Und das ist ziemlich großzügig, denn es scheint, als hätte die Erde über 4.000.000.000 Jahre alt sein können, bevor der Sauerstoff in der Atmosphäre für Menschen auf ein atembares Niveau gestiegen ist.

Somit sollte der Stern Ryu mindestens 3.000.000.000 Jahre auf der Hauptreihenstufe der Sternentwicklung geblieben sein. Es sei denn, die beiden bewohnbaren Planeten im Ryu-System stammen aus einem anderen Sternensystem und blieben dort Milliarden von Jahren, bis supermächtige Aliens sie aus irgendeinem Grund in das Ryu-System brachten. Oder es sei denn, die beiden bewohnbaren Planeten umkreisten ursprünglich Milliarden von Jahren einen anderen Stern und eine sehr ungewöhnliche enge Passage zwischen diesem Stern und Ryu führte dazu, dass sie von Ryu eingefangen wurden.

Und die wirklich, wirklich ärgerliche Tatsache an der Astrophysik für Science-Fiction-Autoren ist, dass massereichere und leuchtendere Sterne ihren Kernbrennstoff viel schneller verbrauchen und für eine viel kürzere Zeit auf der Hauptreihe bleiben.

Der massereichste Stern, der wahrscheinlich viele Milliarden Jahre auf der Hauptreihe verbleiben würde, wäre etwa vom Spektraltyp F5V und etwa 1,5-mal so massereich wie die Sonne. Glücklicherweise führt eine kleine Zunahme der Sternmasse zu einer großen Zunahme der Sternhelligkeit.

Astronomen haben Tausende von Exoplaneten um ferne Sterne und manchmal mehr als einen Planeten in einem Sonnensystem entdeckt.

Im CVSO 30-System umkreist CVSO 30b in einem Abstand von 0,0084 AU und CVSO 30c in einem Abstand von 662 AU, eine Differenz von 78.998 Mal und eine Differenz von 661,9916 AU.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Der engste Unterschied zwischen den Umlaufbahnen zweier Planeten im selben System besteht zwischen Kepler-70b und Kepler-70c. Kepler-70c umkreist etwa 0,0016 AE weiter außen als Kepler-70B. Das sind etwa 240.000 Kilometer, weniger als die Entfernung von der Erde zum Mond.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Da die pessimistische bewohnbare Zone für das Sonnensystem 0,06 AE breit ist, könnte sie 37,5 Planetenbahnen enthalten, die jeweils durch 0,0016 AE getrennt sind. Wenn die optimistische bewohnbare Zone der Sonne 0,95 AE bis 2,40 AE beträgt, ist sie 1,45 AE breit und könnte somit 906,25 Planetenumlaufbahnen enthalten, die jeweils durch 0,0016 AE getrennt sind.

Da der innere Rand der bewohnbaren Zone der Sonne oft als 0,95 AE von der Sonne entfernt angesehen wird, könnten sich bis zu 593,75 Planetenumlaufbahnen befinden, die jeweils durch 0,0016 AE voneinander getrennt sind, innerhalb des inneren Rands der bewohnbaren Zone und somit dort, wo sich die Planeten befinden wäre zu heiß.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist der relative Abstand der Planetenbahnen. Das kleinste Verhältnis zwischen den Umlaufbahnen zweier aufeinanderfolgender Planeten beträgt 11 Prozent. Kepler-36b und Kepler-36c haben eine große Halbachse von 0,1153 AU und 0,1283 AU, eine Differenz von 0,013 AU und das 1,1127493-fache der kleineren Umlaufbahn.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2

Unter der Annahme, dass ein Planet die Sonne bei 0,95 AE umkreist, eine Entfernung, die oft als der innere Rand der bewohnbaren Zone der Sonne angesehen wird, würde ein Planet, der 1,1127493-mal so weit umkreist, bei 1,0571118 AU umkreisen (was bereits außerhalb der pessimistischen bewohnbaren Zone liegt). ein dritter Planet, der 1,1127493-mal umkreist, würde bei 1,1763004 AU umkreisen, ein vierter bei 1,3089274 AU, ein fünfter bei 1,456508 AU, ein sechster bei 1,6207282 AU, ein siebter bei 1,8034641 AU, ein achter bei 2,0068034 AU, ein neunter bei 2,23 AU der zehnte bei 2,4848459 AU (der außerhalb des äußeren Randes der optimistischen bewohnbaren Zone bei 2,4 AU liegt), der elfte bei 2,7650105 AU und der zwölfte bei 3,0767634 AU.

Also 12 Planeten, die jeweils 1,1127493-mal so weit voneinander entfernt sind wie der Umlaufradius des vorherigen, würden am Ende dazu führen, dass die äußerste Umlaufbahn 3,2386983-mal so breit ist wie die innerste Umlaufbahn. Das ist ein zu großes Verhältnis für die optimistische bewohnbare Zone. Aber die wirklich, wirklich optimistische bewohnbare Zone, die hergestellt werden könnte, indem man den innersten Rand aus einer Studie und den äußersten Rand aus einer anderen Studie nimmt, hätte ein Verhältnis von 26,3157, mehrfach genug, um ein Verhältnis von 3,2386983 zu enthalten.

Es scheint unmöglich, eine Reihe von 96 Planeten mit jeweils einer Umlaufbahn von 1,1127493-mal der Umlaufbahn des vorherigen innerhalb von 0,95 AE von der Sonne anzupassen. Eine Reihe von 12 solcher Umlaufbahnen hätte ein Verhältnis von 3,2386983, eine Reihe von 24 solcher Umlaufbahnen hätte ein Verhältnis von 10,489166, eine Reihe von 48 solcher Umlaufbahnen hätte ein Verhältnis von 110,0226, eine Reihe von 96 solcher Umlaufbahnen hätte ein Verhältnis von 12.104.972. Die innersten Umlaufbahnen würden tief in der Sonne liegen, wenn die äußerste Umlaufbahn näher an der Sonne wäre als der innere Rand der bewohnbaren Zone.

Möglicherweise möchten Sie also einen Ring von 96 Planeten in einer einzigen Umlaufbahn in Betracht ziehen, der Ryu näher umkreist als der innere Rand der bewohnbaren Zone, oder möglicherweise zwei solcher Ringe mit insgesamt 96 Planeten.

https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/ 3

Beachten Sie, dass der kleinste bekannte Abstand zwischen den Planeten dazu führte, dass sie gut hineinpassten und viel Platz übrig hatten, selbst wenn der Stern nicht leuchtender war als die Sonne, aber die 96 Planeten näher an Ryu waren als der innere Rand der bewohnbaren Zone würde nicht passen, selbst wenn das kleinste bekannte Orbitalverhältnis verwendet würde, um sie zu beabstanden.

Das zeigt, dass etwas, was nach einer Rechnung möglich ist, nach einer anderen Rechnung unmöglich sein kann.

Wenn die Umlaufbahnen der Planeten durch den kleinsten bekannten Abstand zwischen den Planetenumlaufbahnen beabstandet sind, erhöht die Leuchtkraft des Sterns den verfügbaren Raum und ermöglicht es, mehr Planeten unterzubringen.

Aber wenn die Planeten durch das kleinste bekannte Verhältnis zwischen den Planetenumlaufbahnen beabstandet sind, wird das Leuchten des Sterns die relative Breite der bewohnbaren Zone oder der zu heißen Zone nicht erhöhen, und Sie müssen viele der Planeten zu Doppelplaneten machen, oder Stellen Sie viele Planeten in einen Ring oder finden Sie eine andere höchst ungewöhnliche (aber hoffentlich mögliche) Anordnung, um sie einzufügen.

Bevor Exoplaneten entdeckt wurden, betrug das kleinste den Astronomen bekannte Verhältnis zwischen Planetenbahnen 1,388888, das Verhältnis zwischen den Umlaufbahnen von Venus und Erde, und der bekannte kleinste Abstand zwischen Planetenbahnen betrug 0,28 AE. zwischen Erde und Venus.

Der winzige Orbitalabstand zwischen Kepler-70b und Kepler-70c wurde 2011 entdeckt und ist einhundertfünfundsiebzig der kleinste derartige Abstand in unserem Sonnensystem. Das winzige Verhältnis zwischen den Umlaufbahnen von Kepler-36b und Kepler-36c wurde 2012 entdeckt und ist viel kleiner als das kleinste im Sonnensystem bekannte Verhältnis.

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-70 4

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-36 5

Denn mehrere Planeten in Sternensystemen sind erst seit vergleichsweise kurzer Zeit entdeckt worden. Es ist möglich und ziemlich wahrscheinlich, dass Planeten entdeckt werden, die enger als die aktuellen Aufzeichnungen sind, sowohl in Bezug auf die Entfernung als auch auf das Verhältnis der Umlaufbahnen.

Keine vollständige Antwort, aber sie hilft sicherlich dabei, den düsteren Stand der Dinge für Ihren aktuellen Vorschlag zu klären. Soweit 120, weiß ich nicht, aber wenn eine hohe Anzahl von Planeten Teil der Handlung ist, um @JBH in den Kommentaren zu paraphrasieren, wird zumindest im Vergleich zu anderen Systemen wahrscheinlich ein Bruchteil von 120 ausreichen. Von den bekannten Sonnensystemen hat das bevölkerungsreichste neun Planeten, was unseren eigenen ganz oben auf die Liste setzt. Das und die Tatsache, dass die bestätigte Masse des leichtesten Exoplaneten etwa 2 Lunas beträgt, lässt mich darauf vertrauen, dass etwa die Hälfte Ihrer ursprünglichen Zahl einigermaßen machbar ist.

Aber ich bin auf Ihre Website gegangen. Da Ihre Geschichten Menschen durch einen Fluch aus „Die Götter“ in anthropomorphe Tiere verwandeln und sie durch Portale in eine andere Galaxie wandern, nachdem sie die Erde in einem globalen Atomkrieg radioaktiv sterilisiert haben, glaube ich nicht, dass die Wissenschaft das Recht hat, die Vielfalt Ihrer Vorstellungskraft zu löschen .