Die Sonne hat bei weitem nicht genug Masse, um in den Zweig der Sternentwicklung einzutreten, der zu einer Supernova führen würde, zum Glück für uns. Es gibt jedoch Planeten, die Sterne umkreisen, die dazu bestimmt sind, eine Supernova zu werden. Diese Planeten sind vielleicht nicht bewohnbar, weil solch massereiche Sterne innerhalb kurzer Zeit leben und sterben, aber sie könnten dennoch interessant sein.
Könnte ein Planet eine Supernova von dem Stern, den er umkreist, überleben? Mit "überleben" meine ich, dass der Planet eine minimale orbitale Unterbrechung haben muss und in einem Stück und so unbeschädigt wie möglich bleiben sollte. Der Planet muss sich nicht in der bewohnbaren Zone befinden und das Überleben jeglichen Lebens auf dem Planeten ist nicht erforderlich.
Ich überlasse es den Antworten, die Masse des Sterns und des Planeten, den Umlaufradius und andere relevante Parameter auszuwählen, da nicht alle Kombinationen davon zum Überleben des Planeten führen werden. Eine gute Antwort sollte die Grenze zwischen überlebensfähigen und nicht überlebensfähigen Szenarien bestimmen.
Ich würde immer noch gerne eine Antwort sehen, die die Auswirkungen der Supernova-Auswurfhülle diskutiert, die den Planeten trifft, und dies berücksichtigt, wenn festgestellt wird, ob die Situation alle Kriterien für die Überlebensfähigkeit erfüllt.
Für große Stars mit den richtigen Supernova-Bedingungen, ja.
Zuerst eine Anmerkung. Es gibt mehrere Arten von Supernova. Im Allgemeinen hinterlässt eine Supernova vom Typ I nicht viel. Daher ist es sinnlos zu fragen, ob der Planet mit einer minimalen Bahnunterbrechung existiert, da es nichts zu umkreisen gibt . Eine Supernova vom Typ II hinterlässt im Allgemeinen etwas, wie einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Das interessiert uns hier.
Bisher wurden vier Pulsarplaneten entdeckt. Ein Pulsarplanet ist natürlich ein Planet, der einen Pulsar umkreist. Ein Pulsar ist ein Überbleibsel einer Supernova . Es gibt also eindeutig Planeten, die die Überreste einer Supernova umkreisen.
Wir haben jedoch noch nie ein System beobachtet, das Planeten hatte, zu einer Supernova wurde und bestätigte, dass die Planeten bestehen blieben. Obwohl wir also Planeten beobachtet haben, die Sterne umkreisen, die irgendwann zu einer Supernova wurden, wissen wir nicht mit Sicherheit, ob sie sich nach der Supernova oder davor gebildet haben .
Es ist uns auch unmöglich zu wissen, wie die Umlaufbahnen oder die Struktur der Planeten beeinflusst wurden. Ein Artikel von National Geographic berichtet, dass ein neueres Modell darauf hindeutet, dass Planeten durch eine Supernova bleiben könnten:
Das neue Modell deutet auch darauf hin, dass einige überlebende Planeten in sehr seltenen Fällen an die Supernova-Überreste gebunden bleiben und neue Umlaufbahnen um die Neutronensterne oder Schwarzen Löcher finden, die von den Explosionen zurückgelassen wurden.
Das Papier selbst sagt ausdrücklich:
Planeten um > 20M⊙ Vorläufer Schwarzer Löcher können leicht überleben oder leicht ausgeworfen werden, abhängig vom Kernkollaps und den angewendeten Superwindmodellen
So wirklich große Sterne, dass Supernovae unter den richtigen Bedingungen möglicherweise an ihren Planeten festhalten können.
Wenn wir uns auf die Leuchtkraft konzentrieren und Granateneinschläge ignorieren, können wir sagen, dass innere Planeten des Sternensystems zerstört werden, während äußere überleben könnten (zu einem gewissen Grad).
Helligkeit einer Supernova
Aus dieser Frage zu Physics.SE erhalten wir eine grobe Schätzung der Spitzenhelligkeit der Supernovahülle/des Nebels bei etwa 60 Tagen mit einer Variation von 3 Größenordnungen (ein Helligkeitsverhältnis von 16:1). Stellen Sie sich als grobe Zahl vor, dass die durchschnittliche Leuchtkraft für diesen Zeitraum 1/10 des Höchstwerts beträgt.
Wie hell ist eine Supernova? Betrachten Sie SN2011fe , eine Supernova vom Typ 1a, die eine Spitzenhelligkeit von etwa 2,5 x erzeugte das der Sonne. Um vorsichtig zu sein, gehen wir von einer durchschnittlichen Hüllen-/Nebelhelligkeit über 60 Tage von etwa aus Sonnen.
Von der Erde empfangene Energie
Unter normalen Bedingungen beträgt die von der Erde abgefangene Sonnenenergie etwa 174 x Watt und hat eine Albedo von etwa 0,3. Die gesamte absorbierte Leistung liegt also in der Größenordnung von 6 x Watt . Nachdem die Hülle vorbeigezogen ist, verdoppelt sich die Helligkeit ungefähr und bleibt für die nächsten 60 Tage mehr oder weniger konstant, da sie sich innerhalb des Nebels befindet. Was zu einer absorbierten Leistung von 6 x führt Watt für 5 x Sekunden, für eine Gesamtenergie von 3 x Joule .
Von der Erde ausgehaltene Energie und Folgen
Modellierung der Erde als 6 x kg, das ergibt 5 x Joule/kg.
Eisen hat eine Verdampfungsenergie von 4,25 x J/mol, und bei einem Atomgewicht von etwa 56 sind das etwa 18 mol/kg. Die zum Verdampfen von Eisen erforderliche Energie beträgt also etwa das 7,6-fache J/kg. Dies ist eine Obergrenze, da der Erdkern um einiges wärmer als 20°C ist.
Als Ergebnis sagt eine grobe Schätzung aus, dass die Erde nach etwa 22 Stunden verdampft sein wird. Selbst wenn die Ablation die unverdampften Teile des Planeten zu 98 % abschirmt, ist die Erde nach 46 Tagen vollständig verdampft.
Es ist schwer, sich davon zu erholen.
Fall von äußeren Planeten
Nun zu Jupiter. Jupiters Umlaufbahn beträgt etwas mehr als 5 AE. Sein Durchmesser beträgt etwa das 10-fache der Erde und seine Masse etwa das 318-fache der Erde.
Die von ihm abgefangene Energieleistung wird also ungefähr sein / , oder 4 mal so groß wie die Erde. Es hat die 318-fache Masse, aber es besteht alles aus Wasserstoff, und ich bin mir nicht sicher, wie viel Energie erforderlich ist, um es auseinanderzublasen. Nehmen wir als Vermutung die Gravitationsbindungsenergie. Für die 4 Gasriesen sind die Bindungsenergien (aus " Gravitational Potential Energy of the Major Planets ", Bursa & Hovorkova):
Jupiter - 2,6 x
JSaturn
- 3,6 x
J
Uranus - 1,6 x
J
Neptun - 2,2 x
J
Die für jeden Planeten empfangene Gesamtenergie beträgt (ungefähr)
Jupiter - 1,2 x
JSaturn
- 2,5 x
J
Uranus - 1,2 x
J
Neptun - 5 x
J
In allen Fällen ist die Bindungsenergie des Planeten mindestens 2 Größenordnungen größer als die empfangene Energie, also sollten sie nach dieser Maßnahme überleben, obwohl die inneren, insbesondere Jupiter, damit rechnen sollten, dass sie erheblich an Masse verlieren.
Im Gegensatz dazu beträgt die Bindungsenergie der Erde 2,5 x J, eher weniger als die 3 x J an Energie, die es erhalten wird, also sollte es damit rechnen, dass es in etwa 6 Tagen zerstört wird, was ziemlich gut mit dem Verdampfungsargument übereinzustimmen scheint.
Fazit
Eine grobe Schätzung besagt also, dass die inneren Planeten verdampft werden, während die äußeren Planeten überleben sollten.
the earth is completely vaporized after 46 days. It's tough to recover from that.
Wikipedia hat einen Eintrag zu Pulsar Planets . Dieser Eintrag weist darauf hin, dass nur vier bestätigte Pulsarplaneten gefunden wurden und ein fünfter ein Kandidat ist. Diese Planeten schienen sich aus drei verschiedenen Mechanismen gebildet zu haben.
Diese Planetenbildungsmechanismen sind:
Kondensiert aus Supernova-Trümmer
Es wird angenommen, dass die Planeten das Ergebnis einer zweiten Runde der Planetensystembildung[4] sind, die aus ungewöhnlichen Supernova-Überresten oder einer Quark-Nova resultiert.
Gefangen nach einer Supernova
Es wird angenommen, dass der Neutronenstern irgendwann während der 10 Milliarden Jahre auf den Wirtsstern des Planeten gestoßen ist und ihn in eine enge Umlaufbahn gebracht hat, wobei er wahrscheinlich einen früheren Begleitstern verloren hat. Vor etwa einer halben Milliarde Jahren begann sich der neu eingefangene Stern zu einem Roten Riesen auszudehnen
Kernüberrest, der von einem "gekochten" weißen Zwerg als Begleiter hinterlassen wurde
Wir zeigen, dass es sich um ein binäres System mit einer Umlaufzeit von 2,2 h handelt. Die Masse seines Begleiters liegt in der Nähe von Jupiter, aber seine minimale Dichte von 23 g cm−3 deutet darauf hin, dass es sich um einen Weißen Zwerg aus Kohlenstoff mit extrem geringer Masse handeln könnte. Dieses System könnte daher einst ein Ultra Compact Low-Mass X-ray Binary gewesen sein, bei dem der Begleiter nur knapp einer vollständigen Zerstörung entging.
(Hervorhebung von mir)
Wenn ein Stern eine Supernova-Explosion nur knapp überlebt hätte, wäre kein Planet in der Lage, dieser Explosion zu widerstehen (es sei denn, er wäre weit genug entfernt) .
Nahezu alle bekannten Exoplaneten, einschließlich Pulsarplaneten, befinden sich mit entsprechend kurzen Umlaufzeiten ziemlich nahe an ihren Primärplaneten, da wir Daten aus mehreren Umläufen benötigen, um sie zu erkennen. Aber für diese Frage wollen wir ins andere Extrem gehen und Planeten betrachten, die möglichst weit von ihrem Ursprung entfernt sind, über die wir nicht viel wissen, da wir nur eine Handvoll durch direkte optische Abbildung entdeckt haben. Es ist durchaus möglich und sogar wahrscheinlich, dass eine Typ-II-Supernova Gasriesenplaneten in einer Entfernung von einem halben Lichtjahr oder mehr hat, und sie werden die Supernova leicht überleben, aber wir können sie ohne Jahrtausende von Daten nicht entdecken. Wir konnten in dieser Entfernung nicht einmal einen Gasriesenplaneten unserer eigenen Sonne entdecken, und es könnte durchaus einen oder mehrere geben.
Ich möchte anmerken, dass die Planeten, die die Überreste einer Supernova-Explosion umkreisen („Pulsar-Planeten“), manchmal für „neue“ Planeten gehalten werden, die durch Kondensation der bei der anfänglichen Supernova-Explosion verdampften Materialien entstanden sind.
Angesichts der Menge an Energie, die von den äußeren Gas- und Eisriesenplaneten während der Supernova-Explosion empfangen wird, würde ich erwarten, dass selbst weit entfernte Neptun-Analoga auf den freigelegten Kern reduziert werden, wobei die Atmosphäre entfernt wird. Da angenommen wird, dass die Kerne etwa erdgroß sind, gibt es etwas Land für unternehmungslustige Entwickler, obwohl die "Sonne" ein Neutronenstern ist, könnten die Dinge ein bisschen kalt und dunkel sein.
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