Könnte es einen Stern geben, der einen Planeten umkreist?

Eine Sache, die man im Auge behalten sollte, ist, dass Objekte, die gravitativ gebunden sind, sich tatsächlich um einen Punkt drehen, der als Baryzentrum bezeichnet wird . Die Tatsache, dass die Erde so aussieht, als würde sie sich um die Sonne drehen, liegt daran, dass die Sonne viel massiver ist und ihr Radius groß genug ist, dass sie das Baryzentrum umfasst. Dies ist eine ähnliche Situation mit der Erde und dem Mond. Wenn es drei Körper gäbe, bei denen zwei Körper ähnlich groß wären (wie ein Doppelsternsystem plus ein massiver Planet), dann zeigt eine Analyse von Dreikörpersystemen, dass es stabile Konfigurationen gibt, in denen sich die Objekte in sehr komplizierten Umlaufbahnen befinden, wo sie sich befinden würden schwer zu sagen, dass das eine das andere umkreist.

Update: Die kurze Antwort lautet ja, es ist aus den oben genannten Gründen möglich, wenn Sie das gesamte dynamische System betrachten. Weitere Beweise dafür finden sich in der Untersuchung regelmäßiger Sternumlaufbahnen, wo sehr komplizierte Umlaufbahnen möglich und stabil sein können. Derzeit liegt die Grenze für die Klassifizierung eines Planeten und eines Braunen Zwergs bei 13 Jupitermassen , was bis zu einem gewissen Grad willkürlich ist. Die leichtesten Hauptreihensterne haben eine Masse von 75 Jupitern . Dadurch wird das Baryzentrum für binäre Systeme deutlich außerhalb des Radius beider Körper platziert.

Eine schnelle Überprüfung des Zwei-Körper-Systems mit der Gleichung:

Einstellung$m_1 = 75$,$r_1 = 1$,$m_2 = 13$,$r_2 = 2$gibt:

Gibt ungefähr ein Baryzentrum an$\dfrac{1}{7}$der Abstand zwischen den Objekten. Mehr Körper verursachen kompliziertere Umlaufbahnen, wobei es wiederum schwierig wäre zu sagen, welches Objekt welches umkreist. Es sollte beachtet werden, dass es möglich wäre, ein System zu entwickeln, das zwei größere Objekte zu haben scheint, die ein drittes kleineres Objekt umkreisen, wenn das System aus 3 Objekten besteht, von denen 2 eine ähnliche Masse haben. Ein kurzer Check verrät:

Einstellung$m_1 = 75$,$r_1 = 1$,$m_2 = 13$,$r_2 = 2$ $m_3 = 75$,$r_3 = 3$gibt:

Ob ein solches Orbitsystem realisierbar ist, wenn man die volle Dynamik eines natürlichen Systems betrachtet, ist umstritten, aber mir ist kein spezifischer Beweis bekannt, der dies ausschließen würde.

AKTUALISIEREN

Es sollte beachtet werden, dass es periodisch neue Lösungen für 3-Körper-Probleme gibt, wenn die Objekte die gleiche Masse haben.

Alles, was die Masse eines Sterns hat, wird heiß wie ein Stern und verschmelzt Wasserstoff wie ein Stern. Mit anderen Worten, es wird ein Stern sein, kein Planet!

Während es technisch möglich ist, einen Gesteinsplaneten mit der Masse eines Sterns zu haben, stehen in der Praxis bei der Bildung von Sternensystemen nicht genügend Metalle zur Verfügung, um ein so großes Objekt zu bauen. Große Objekte werden ausnahmslos aus Wasserstoff (und Helium) gebaut und würden daher einen Stern bilden.

Es gibt viele Doppelsternsysteme mit einem Stern, der einen Weißen Zwerg oder Neutronenstern umkreist, aber selbst ein toter Stern ist immer noch ein Stern und kein Planet.

Typischerweise ist ein Stern (oder Sternüberrest wie ein Neutronenstern, ein Weißer/Schwarzer Zwerg oder ein Schwarzes Loch) bei weitem das massivste Ding in der Gegend. Planeten, sogar Gasriesen, machen nur einen kleinen Bruchteil der Masse eines typischen Hauptreihensterns aus.

Nun, wie in Hals Antwort, macht die relative Masse des Planeten und seines Sterns das Massenzentrum, das Baryzentrum, des Planeten-Stern-Systems zu einem Punkt, der sich vom Massenzentrum jedes einzelnen Körpers unterscheidet. Dadurch scheint der Stern zu "wackeln", wenn sich sein Planet um ihn herum bewegt. Durch das Verfolgen dieses Wackelns im Laufe der Zeit haben wir die meisten uns bekannten extrasolaren Planeten entdeckt (weshalb die meisten Exoplaneten, die wir kennen, riesige Gasriesen sind, die mehrere Male die Masse des Jupiters betragen; das Wackeln ist leichter zu sehen). Da die primäre Determinante der Orbitalbewegung jedoch die relative Masse ist (eine andere die relative Entfernung und die dritte die Tangentialgeschwindigkeit), befindet sich der massereichere Stern sehr nahe am Schwerpunkt des Systems, und der Planet ist weiter entfernt.

Unser bekanntestes Beispiel, Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems, hat eine Masse von etwa 1,9e27 kg. Unsere Sonne hat eine Masse von etwa 2e30 kg. Mit anderen Worten, Jupiter hat etwa 1/1000 der Masse der Sonne. Obwohl Jupiter tatsächlich einen Einfluss auf die Position der Sonne hat, während sie die Sonne umkreist, ist der Massenmittelpunkt der beiden Objekte immer noch viel näher an der Sonne als an Jupiter (ziemlich genau auf der Sonnenoberfläche, wie erklärt durch der Kommentar). Tatsächlich wären alle 9 Planeten unseres Sonnensystems (wobei Pluto hier einen Knochen wirft), all ihre Monde und Ringe und alle anderen umkreisenden Himmelsobjekte wie Asteroiden und Kometen, die alle zu einem Superplaneten zusammengefasst sind, immer noch nur in der Nähe 0,15 % der Sonnenmasse.

Während Jupiter nicht einmal annähernd der massereichste Planet ist, den wir entdeckt haben ( http://xkcd.com/1071/large/ ), haben wir noch keinen Planeten gefunden, der massereicher ist als irgendein Stern, den wir je gefunden haben, geschweige denn einen Planet, der massereicher ist als sein eigener Stern. Der massereichste nicht-stellare Körper, den wir entdeckt haben, hat etwa die 55-fache Masse des Jupiter (immer noch nur etwa 5 % der Masse unserer Sonne) und ist ein Schurkenkörper (der keinen Stern umkreist), der die Grenze zwischen Planet und Stern verwischt; Es ist dicht genug, um Temperaturen zu erzeugen, die eine Deuteriumverbrennung (nicht ganz echte Fusion) verursachen, und erzeugt somit seine eigene thermische Energie. Massen dieser Art werden als „Braune Zwerge“ bezeichnet. Je massiver Objekte werden, desto heißer werden sie, bis sie bei etwa 80 MJ die Schwelle der wahren Fusion _erreichenund werden zu "Roten Zwergen".

Daher gibt es nicht nur keinen bekannten Planeten, der massereicher ist als sein Stern, es wird auch angenommen, dass es für einen nicht-stellaren Körper unmöglich ist, genug Masse zu gewinnen, damit ein echter Stern ihn umkreisen kann, ohne dass er es wirdselbst ein Stern. Wenn die Masse von so etwas wie einem Gasriesen zunimmt, indem Gasfetzen in der Nähe, alternde Kometen usw. angezogen werden, nimmt auch die Dichte der Masse mit der Schwerkraft zu. Dies erhöht die Kerntemperatur dieses Körpers. Schließlich steigt die Temperatur, wie bei diesen Braunen Zwergen, auf einen Zustand von dichtem Plasma vor der Fusion, und von dort aus gehen die Dinge einfach weiter in Richtung echter Fusion. Es ist denkbar, dass ein Planet eine Masse ansammeln könnte, die hauptsächlich aus etwas anderem als Wasserstoff besteht, das erst bei viel höheren Temperaturen verschmelzen würde, aber angesichts dessen, was wir über unsere Galaxie wissen, ist es äußerst unwahrscheinlich, dass es genug davon gibt Wasserstoff verfügbar, um einem Planeten diese Art von Masse zu verleihen.

Es ist möglich, obwohl wir es noch nicht gesehen haben, dass ein Planet, der nicht ganz ein Brauner Zwerg ist (vielleicht 40 _MJ ), um einen Roten Zwerg (etwa 80 _MJ ) kreist; dies würde unserer Definition eines "Planetensystems" aus einem Planeten und einem Stern entsprechen und nicht einem "binären System" aus zwei Sternen. Da der Gasriese jedoch nur etwa die Hälfte der Masse seines Sterns hat, würde der Massenmittelpunkt und damit das Baryzentrum der Umlaufbahn weit draußen im offenen Raum zwischen ihnen liegen, und Sie würden mehr oder weniger sehen, wie sie sich umkreisen Sonstiges. Das ist so nah wie möglich an einem geozentrischen System, und wir haben es noch nicht beobachtet.

John Rennie hat das meiste davon bereits in seiner Antwort behandelt, ich wollte nur ein paar erläuternde Anmerkungen hinzufügen.

Wenn Sterne "geboren" werden, bilden sie sich normalerweise aus dichten Wolken aus Wasserstoff und Helium. Sobald die Wolke dicht genug wird, beginnt sie sehr heiß zu werden und schließlich kommt es zur Fusion.

Das Universum hat nicht viele schwerere Elemente wie Kalzium und Eisen. Dies sind die Nebenprodukte der Sternfusion. Damit sich also ein Planet bilden kann, muss es irgendwann einen Stern geben (oder gegeben haben), um diese Elemente zu erzeugen. Wenn der Stern, der diese Elemente erzeugt hat, immer noch da ist, wenn der Planet gebildet wird, ist es durchaus möglich, dass der Stern einen kleineren Radius hat als der Planet, der ihn umkreist (wie ein Neutronenstern ), aber der Stern wird auch viel dichter sein als der Planeten, wodurch sichergestellt wird, dass das Zentrum der Umlaufbahn näher am Stern liegt als der Planet. Ein Stern mit kleinerem Radius und geringerer Dichte wäre gar nicht erst zu einem Stern geworden, sondern wäre nur ein Nebel oder ein Brauner Zwerg geblieben.

Aber wie bereits erwähnt wurde, ist es viel wahrscheinlicher, dass ein so massiver Planet wirklich heiß wird und seinen eigenen Fusionsprozess beginnt und sich in einen Stern verwandelt.

Planeten entstehen durch Sterne:

• Zuerst haben Sie eine riesige Wolke aus kosmischem Staub mit einer sehr großen Gesamtmasse
• Irgendwann kann ein 3D-Schwerkraftfeld sie stören und die Wolke beginnt, ein Zentrum mit größerer Schwerkraft zu haben, das mehr und mehr anderen Staub anzieht
• Irgendwann wird die Schwerkraft des Zentrums sehr stark und zieht die Partikel mit größerer Geschwindigkeit herum und je höher die Schwerkraft ist, desto höher wird die Temperatur im Inneren
• Und dann beginnt wegen hochkonzentrierter Energie eine thermonukleare Reaktion. Das ist ein Stern. Es besteht die Möglichkeit, dass der neugeborene Stern nicht explodiert und hier sind.
• Während des Prozesses der Wolkenkonzentration beginnen auch Partikel in anderen Teilen der Wolke (wieder aufgrund der Schwerkraft) aneinander zu kleben – somit beginnen sich Planeten zu bilden.

Sie haben also einen „Großen“ in der Mitte und „Kleine“ in anderen Teilen der Cloud. Wenn theoretisch einer dieser kleinen Kerle größer als „großer Kerl“ erscheint, dann würde er stattdessen ein Star werden, richtig?

Also jetzt - Sie können keinen Stern haben, der um einen Planeten kreist, weil er von Anfang an größer war. Schauen Sie sich zum Beispiel die Objekte des Sonnensystems an , die Sonne macht ungefähr 98% der Masse aus.

Und selbst wenn wir einen Körper haben könnten, der schwerer als ein Stern ist und sich in der Nähe befindet, würde er anfangen, die höheren Schichten des kleineren Sterns zu ergreifen. Was tatsächlich passiert, aber es sind trotzdem zwei Sterne daran beteiligt, um nova zu bilden .

Theoretisch JA : Aber es hat eine Einschränkung, die daran haftet. Also, "Ja" leicht . Dies wäre nur möglich, wenn es bereits ein solches System gäbe. Wenn die Masse des kleinen Sterns (umlaufende Masse) gering ist (ausreichend, um mit dem "GROSSEN" Planeten gezeitenverbunden zu sein), wäre das System möglich.

Aber trotzdem, das ist total lächerlich . Denn so etwas kann nicht von alleine gebildet werden.

Praktisch ist es also sicher NEIN: Um dies zu verstehen, lassen Sie uns ihre Definitionen überfliegen. Obwohl beide Himmelsobjekte einen gemeinsamen Ursprung haben (Nebel), ist ein Planet ein Objekt, dessen Kern nicht genug Wasserstoff fusioniert hat, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. Es kann also als eine Art "inaktiver Stern" bezeichnet werden. Andererseits erfüllt ein Stern alle notwendigen Bedingungen, um die Fusionsreaktionen aufrechtzuerhalten.

Wenn ein Planet genug Masse gewonnen hat, so dass die Kernfusionsreaktionen aufrechterhalten werden, wird er zu einem Stern. Das ist alles. Ein Stern-Planeten-System ist etwas anders, weil sie einen gemeinsamen Massenschwerpunkt haben. Auf eine unglückliche Weise befindet sich ein Stern bereits in einer vernachlässigbaren Umlaufbahn um den gemeinsamen Massenschwerpunkt, während der Planet einen Stern umkreist (was als geringfügig um den Planeten angesehen werden kann ).