Kann ein Planet gleichzeitig in Spin-Orbit-Resonanz mit seinem Elternplaneten und in Resonanz mit anderen Planeten sein?

Merkur ist gezeitenbedingt in einer 3:2-Spin-Bahn-Resonanz mit der Sonne eingeschlossen. Andere Resonanzen wie 1:1, 2:1, 5:2 können ebenfalls auftreten. Viele Objekte, wie die Monde des Jupiter, sind in Resonanzen mittlerer Bewegung gefangen, was bedeutet, dass jedes Objekt eine ganzzahlige Anzahl von Umlaufbahnen für jede ganzzahlige Anzahl von Umlaufbahnen umkreist, die seine Nachbarn abschließen. Das bedeutet, dass das System sehr stabil ist und irgendwann in seinen Ausgangszustand zurückkehrt.

Ich habe mich gefragt, ob ein Mitglied einer Resonanzkette in einer höheren Ordnung, nicht 1: 1-Spin-Orbit-Resonanz mit seinem Elternteil, eingeschlossen werden könnte, während es sich immer noch in Mean-Moton-Resonanz mit den anderen Planeten befindet?

Insbesondere habe ich mich gefragt, ob dieses grob entworfene System realistisch ist?

  • Valhalla A: früher Stern vom F-Typ
  • Valhalla b: Supererde, Lavawelt mit Natriumatmosphäre
  • Valhalla c: Supererde, Lavawelt mit gefrorener Nachtseite
  • Valhalla d: Eisriese, heliumdominierte Atmosphäre aufgrund der Nähe zur Sonne
  • Valhalla e: Supererde, Kohlenstoffplanet, der aufgrund einer Variation in der Zusammensetzung der protoplanetaren Scheibe entstand
  • Valhalla f: Gasriese in der bewohnbaren Zone, fast 9 M J

Valhalla b bis e sind wirklich dicht in der Nähe des Sterns in Mean-Motion-Resonanz gruppiert. Alle von ihnen sind in einer 1:1-Spin-Bahn-Resonanz eingeschlossen, mit Ausnahme von Valhalla e, das sich in einer Merkur-ähnlichen 3:2-Spin-Bahn-Resonanz befindet. Ich habe mich gefragt, ob Valhalla f diesen Zustand des inneren Systems erklären könnte. Er hat die Planeten so nah am Stern zusammengetrieben und interagiert mit Valhalla e, sodass er exzentrischer ist als die anderen Planeten. Ist das ein glaubwürdiges und stabiles Setup?

Die Struktur des Systems soll dem innersten System von Kepler 90 ähneln .Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

"Resonanz mit anderen Planeten" bedeutet Orbit-Orbit-Resonanz?
@Alexander Ja. Ich habe versucht, Spin-Orbit und Mean-Motion zu verwenden, um die beiden zu unterscheiden. Ich hoffe, ich habe die Namenskonventionen richtig verstanden.
Wenn ich die Frage richtig verstehe, dann ja, das ist mehr als plausibel. In einem dicht gepackten System wären alle Bahnen und Spins in Resonanz mit anderen.
@Alexander Ja, aber ich bin mir nicht sicher, ob Valhalla e sich alle zwei Umlaufbahnen dreimal um seine Achse drehen kann, während es in Resonanz mit den anderen 3 Planeten steht, wie es die Monde des Jupiter sind. Beeinflussen sich Spin-Orbit und mittlere Bewegungsresonanz?
Alles hängt davon ab, welcher Gravitationseinfluss stärker ist. Bei der Spinresonanz ist es der Einfluss der Eltern.

Antworten (1)

Die Antwort auf Ihre erste Frage: Kann ein Planet gleichzeitig in Spin-Orbit-Resonanz mit seinem Elternplaneten und in Resonanz mit anderen Planeten sein? - ist ja.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Planeten oder Monde in Orbitalresonanz miteinander stehen . Die Jupitermonde Ganymed und Europa befinden sich in 4:1- und 2:1-Resonanz relativ zu Io, und Pluto und Neptun befinden sich in 3:2-Orbitalresonanz. Einige extrasolare Planeten zeigen auch Umlaufbahnresonanz.

Wenn nun zwei Planeten in Orbitalresonanz beide in Spin-Orbit-Resonanz mit ihrer Muttersonne sind, werden sie auch miteinander in Resonanz sein. Angenommen, zwei Planeten befinden sich in 2: 1-Orbitalresonanz und der innerste Planet befindet sich in 3: 2 (1,5: 1) Spin-Orbit-Resonanz, während die äußersten in 3: 1-Spin-Orbit-Resonanz sind, ihre Rotationen sind 1 :1 Resonanz zueinander: 2*1,5:3 Jedes Mal, wenn der innere Planet 2 Umläufe vollendet, dreht er sich 3 Mal - und in der gleichen Zeit vollendet der äußere Planet einen Umlauf, dreht sich 3 Mal. Daher sind ihre Rotationsperioden gleich.

Ich glaube jedoch nicht, dass das von Ihnen beschriebene System möglich ist. F-Sterne haben 1-1,4 Sonnenmassen, und aus der Masse-Leuchtkraft-Beziehung erhalten wir daher, dass ihre Leuchtkraft höchstens das 3,8-fache der unserer Sonne beträgt. Dies würde die bewohnbare Zone bildenetwa doppelt so weit reichen wie in unserem Sonnensystem (da Licht und Wärme mit dem Quadrat der Entfernung abnehmen). Die meisten Schätzungen des äußeren Randes unserer bewohnbaren Zone liegen innerhalb von 2 astronomischen Einheiten (AE), was für Ihr System 4 AE ergeben würde. Ich bezweifle, dass ein Superjupiter mit 9 Jupitermassen in einer solchen Umlaufbahn stabile Planeten zulassen würde, außer sehr nahe an der Sonne. Die Anwesenheit von Jupiter, 5,2 AE von unserer Sonne entfernt, hat verhindert, dass sich dort, wo sich der Asteroidengürtel befindet, ein Planet gebildet hat. Mars umkreist bei 1,5 AE und könnte wahrscheinlich nicht viel weiter entfernt sein (vielleicht maximal 2 AE). Grob geschätzt bezweifle ich, dass irgendein innerer Planet in Ihrem System weiter draußen als etwa ½ AE stabil sein könnte, was ihn angesichts der höheren Leuchtkraft der Sonne glühend heiß machen würde. Ein Planet in dieser Entfernung würde etwa dreimal so viel Wärme abbekommen wie Merkur.

Eine Einschränkung dabei ist, dass Planeten in Umlaufbahnresonanz engere Umlaufbahnen stabiler machen. Allerdings strecken fünf stabile Planeten in Ihrem Superjupiter die Dinge ziemlich.

Danke für die Antwort. Eigentlich wollte ich so ein superdichtes inneres Sonnensystem in der Nähe der Sonne. Das ist der Grund, warum der erste und der zweite Planet Lavawelten sind. Der erste Planet soll eine Oberflächentemperatur von fast 3000 K haben.
Kann ein Planet gleichzeitig in Spin-Orbit-Resonanz mit seinem Elternplaneten und in Resonanz mit anderen Planeten sein?
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