Ich habe mich gefragt, ob es theoretisch Systeme geben könnte, in denen sich ein erdähnlicher Planet in der bewohnbaren Zone eines (oder zweier) sonnenähnlicher Sterne befindet, während er tatsächlich keinen Stern umkreist. Genauer gesagt begann ich mich zu fragen, ob ein Planet wie die Erde auf der inneren Umlaufbahn eines Schwarzen Lochs platziert werden könnte, während eine oder zwei Sonnen auf einer äußeren Umlaufbahn ebenfalls um das Schwarze Loch kreisen würden.
Meine Frage ist nicht, ob ein solches System tatsächlich irgendwo existieren könnte, sondern nur, ob es theoretisch existieren könnte, auch wenn es wahrscheinlich nicht wahrscheinlich ist, dass es existiert.
Also fand ich diese Reihe von Problemen:
Wie würden Sie angesichts dieser Einschränkungen die Massen von Sternen und Schwarzen Löchern und ihre relativen Entfernungen zum Planeten auswählen, um sie für komplexe, vielleicht intelligente Lebensformen geeignet zu machen? Sehen Sie andere Probleme in diesem Sinne?
Unten füge ich hinzu, was ich bisher sammeln konnte (eher eine Sammlung ungelöster Fragen..)
Also, zu Problem Nr. 1 dachte ich an ein ziemlich leichtes Schwarzes Loch mit M < 10 Sonnenmassen. Ich habe einmal in einem Thread gelesen, dass bei Betrachtung eines zentralen Körpers = 10 Sonnenmassen und eines Satelliten mit einer Dichte von 5000 kg / m ^ 3 (durchschnittliche Dichte der Erde) die Roche-Grenze nur 0,8% einer AU betragen würde . Das wäre praktisch klein, obwohl ich vermutete, dass die Verwendung der durchschnittlichen Dichte der Erde möglicherweise nicht garantiert, dass der gesamte Planet zusammengehalten wird (er könnte seine Atmosphäre verlieren ...). Würden Sie also, nur um sicherzugehen, diesen Abstand lieber auf 1/20 AE erhöhen, vielleicht weniger, vielleicht mehr? Ich frage hier, weil ich diese Berechnung nicht selbst durchführen kann.
Andererseits bin ich kein Experte und ich weiß nicht, ob es eine ausreichende Bedingung ist, außerhalb des Roche-Limits zu bleiben, um ein Schwarzes Loch dieser kleinen Größe zu umkreisen, ohne dass es unangenehm wird. Ich kenne jedoch Ausgabe Nr. 2, und darüber habe ich jemanden gelesen, der vorschlug, dass, wenn der Planet einer Gezeitensperre ausgesetzt wäre, zumindest das Gesicht, das vom Schwarzen Loch wegschaut, von den schädlichen Röntgenstrahlen verschont bleiben würde. Aber wie nahe sollte ein Planet einem Schwarzen Loch kommen, um innerhalb einer angemessenen Zeit eine Gezeitensperre zu erleben? Wäre es wahrscheinlich gezeitengesperrt, wenn es 0,05 AE von einem Schwarzen Loch mit 10 Sonnenmassen entfernt bleiben würde? Ich denke, die Antwort lautet ja, aber ich wollte einige Bestätigungen von den Experten hier.
Dann wieder zu Ausgabe Nr. 3, ich dachte, wenn es zwei Sonnen gäbe (was ein weiteres eigenes binäres System macht), dann würde es auch einen größeren isolierenden Fluss geben, der es uns vielleicht ermöglicht, die Sonnen weiter entfernt zu halten (durch eine schnelle Berechnung Ich glaube, ich habe herausgefunden, dass zwei Sonnen bei 1,4 AE den gleichen Fluss ergeben würden wie eine Sonne bei 1 AU). Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine hellere Sternenklasse auf Kosten ihrer Lebensdauer zu haben. Nehmen wir der Einfachheit halber an, wir können bis zu 2 AE (vielleicht sogar mehr) gehen, ohne dass der Planet zu kalt oder die Sterne zu kurzlebig werden.
Zusammenfassend habe ich jetzt ein Schwarzes Loch mit 10 Sonnenmassen und einen (wahrscheinlich) gezeitenabhängigen erdähnlichen Planeten, der es in einer Entfernung von 0,05 AE umkreist. Gezeitenkräfte sollten immer noch klein genug sein, um die Atmosphäre des Planeten nicht anzusaugen. Vielleicht würde es in diesem Bericht auch helfen, einen Planeten zu haben, der etwas größer als die Erde ist. Dann haben wir ein paar Sterne, die gemeinsam um das Schwarze Loch kreisen, in einem Abstand von 2 AE. Die relative Entfernung der Zwillingssterne zum Planeten beträgt 2 +/- 0,05 AE. Ich denke, das würde innerhalb der Grenzen der bewohnbaren Zone liegen, oder?
Eine letzte Kuriosität: Angenommen, das Schwarze Loch hat eine "durchschnittliche" Drehung, wäre es realistisch, wenn die beiden Sterne eine geneigte Umlaufbahn in Bezug auf die Drehachse des Schwarzen Lochs hätten?
Es tut mir leid für die vielen Fragen, bitte gehen Sie auf keinen Fall davon aus, dass ich erwarte, dass eine einzelne Person alle beantwortet.
Die Roche-Grenze für ein Schwarzes Loch mit Sonnenmasse (oder 10 Sonnenmassen) ist viel größer als der Schwarzschild-Radius oder sogar die letzte stabile Umlaufbahn (die ein paar Mal so groß ist wie der Schwarzschild-Radius). Der Roche-Radius ist also eine gute Grenze (und ja, Sie haben Recht mit der Grenze für einen erdähnlichen Planeten und einen BH mit 10 Sonnenmassen.)
Sie müssen nicht davon ausgehen, dass der BH eine Akkretionsscheibe hat; Ich vermute, die meisten, die in unserer Galaxie herumwandern, tun dies im Moment nicht, nur weil sich Akkretionsscheiben im Laufe der Zeit ansammeln (in das Schwarze Loch gehen), und Sie sie daher nur sehen, wenn es eine relativ neue Gasquelle gibt, um sie zu erzeugen Scheibe. (Die meisten Schwarzen Löcher in der Milchstraße, die wir kennen, befinden sich in engen Doppelsystemen, in denen der Begleitstern nahe der Roche-Grenze liegt und eine regelmäßige Gasquelle darstellt.) Nun, im Prinzip sind die Sternwinde von den Sternen ) in Ihrem System könnte zu einer sehr schwachen, schwachen Akkretionsscheibe beitragen, aber in der Praxis ist es unwahrscheinlich, dass sie genug Strahlung erzeugt, um Anlass zur Sorge zu geben, insbesondere wenn Sie von einem Planeten mit einer Atmosphäre ausgehen.
Sie müssen sich also keine Gedanken darüber machen, ob der Planet durch die Gezeiten mit dem Schwarzen Loch verbunden ist oder nicht, es sei denn , Sie möchten die Länge der Tag-Nacht-Periode angeben. Wenn der Planet natürlich nur wenige Zehntel AE von der BH entfernt ist, wird er wahrscheinlich in Kürze von den Gezeiten eingeschlossen sein.
Die Variation der Entfernung von den von Ihnen vorgeschlagenen Sternen sollte in Bezug auf die "bewohnbare Zone" in Ordnung sein. Angesichts der Tatsache, dass der Planet den BH ziemlich schnell umkreist (etwa 1,3 Tage für eine 0,05-AE-Umlaufbahn um einen BH mit 10 Sonnenmassen), wird er in beiden Extremen nicht viel Zeit verbringen, also könnten Sie ihn wahrscheinlich hineingehen lassen und außerhalb der formellen bewohnbaren Zone und dennoch bewohnbar sein, solange die durchschnittliche Sonneneinstrahlung im bewohnbaren Bereich liegt. Dies würde einige interessante Tag/Nacht/Saison-Effekte erzeugen, insbesondere im Fall der Gezeitensperre: zB würde die „östliche“ Hemisphäre zu einer bestimmten Zeit des „Jahres“ Mittag erleben, wenn die Sterne nur 1,95 AE entfernt wären, während für die Der Mittag auf der "westlichen" Hemisphäre würde stattfinden, wenn die Sterne 2,05 AE entfernt wären. Ein halbes Jahr später,
Eine letzte Kuriosität: Angenommen, das Schwarze Loch hat eine "durchschnittliche" Drehung, wäre es realistisch, wenn die beiden Sterne eine geneigte Umlaufbahn in Bezug auf die Drehachse des Schwarzen Lochs hätten?
Das hängt wirklich davon ab, wie sich das System überhaupt gebildet hat. Wenn der anfängliche Prä-BH-Stern und die anderen Sterne aus derselben kollabierenden Wolke entstanden wären, hätten sie wahrscheinlich ähnliche Spin- und Bahndrehimpulse; Wenn der Spin des BH vollständig von seinem Vorläufer geerbt wird (der zur Supernova wird, um den BH zu bilden), dann könnte die Orbitalebene dem Spin des BH ähnlich sein. Aber wenn das System später zusammengesetzt würde (vielleicht eine Begegnung zwischen einem Doppelstern, der aus dem BH und einem anderen Stern besteht, und dem aktuellen Doppelsternpaar, bei dem der ursprüngliche Begleitstern des BH ausgestoßen wird), dann könnten die beiden Sterne eine geneigte Umlaufbahn haben.
Zunächst einmal erzeugen ein (nicht rotierendes) Schwarzes Loch und ein Stern mit derselben Masse das gleiche Gravitationspotential, wenn Sie weit genug entfernt sind. Da beobachten wir Planeten bei Um Sterne mit ungefähr der gleichen Masse wie die Sonne herum, denke ich, dass Sie in dieser Region Planeten um ein Schwarzes Loch mit ähnlicher Masse erwarten können, gemäß dem Stabilitätskriterium. Darüber hinaus haben die kleinsten Schwarzen Löcher, die Sie physisch erzeugen können, eine Masse von etwa .
Hier gibt es jedoch mehrere Probleme. Erstens: Wie bringt man den Planeten physisch so nahe an das Schwarze Loch? Ich sehe zwei Möglichkeiten. Entweder bildete sich der Planet direkt in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs und blieb dort, oder der Planet bildete sich weiter entfernt (z. B. um das Doppelsternsystem herum) und wurde vom Schwarzen Loch eingefangen. Geht man davon aus , die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs ist nicht viel anders als die Akkretionsscheibe um einen Protostern in jungen Jahren, dann können Sie dort vielleicht einen Planeten erschaffen (ich kann mir ein paar Szenarien vorstellen, die dies verhindern würden, aber es würde eine mehr erfordern wichtige Studie). Wenn sich der Planet weiter entfernt in der Scheibe oder im Binärsystem gebildet hat, ist es möglich, ihn nach innen wandern zu lassen. Dies wird eigentlich Ex-situ-Bildung in Planetensystemen genannt.
Wenn Sie sich vorstellen, dass der Planet gezeitenabhängig ist (Sie können versuchen, mit der Formel herumzuspielen aus Wikipedia , die die Zeitskala für die Gezeitensperre des Planeten angibt, um abzuschätzen, wie lange es dauern würde) und dass es keine Akkretionsscheibe mehr gibt, denke ich, dass Sie es schaffen könnten, das System stabil zu machen.
Die letzte Frage ist dann, das ganze System auf breiter Basis stabil zu bekommen. Auch wenn es äußerst unwahrscheinlich ist, denke ich, dass es einige stabile Umlaufbahnen im System geben muss, die 3-Körper-Resonanz verwenden, aber das ist nicht mein Fachgebiet. Ein oder zwei Sterne zu haben, macht keinen großen Unterschied, zwischen dem von ihnen empfangenen Fluss und der Anziehungskraft sind beide vorhanden , so dass zwei Sterne bei 1,4 AE den gleichen Fluss und die gleiche mittlere Anziehungskraft erzeugen wie ein Stern bei 1 AE. Der einzige Unterschied liegt in der Stabilität des Systems.
Abschließend schätze ich, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass das System existiert. Wenn es Ihnen jedoch gelingt, dort einen Planeten zu finden, benötigen Sie Leben:
BenutzerLTK