Welche Art von Stern sollte ich für meine Welt verwenden?

Ich werde Ihre Liste eingrenzen, indem ich über alle Sterne spreche, die Sie nicht verwenden sollten. Sie werden feststellen, dass es Ihnen eine ziemlich enge Reichweite gibt.

Beginnen wir mit den spannenden: Neutronensternen . Technisch gesehen sind dies Überbleibsel von Sternen, Überbleibsel massereicher Sterne, die sich in Supernovae selbst in die Luft gesprengt haben. Supernovae sind im Allgemeinen keine gute Sache für Planeten – oder eigentlich für alles, was sich zufällig in der Nähe des Sterns befindet. Angesichts der Tatsache, dass sich Planeten früh im Leben eines Sterns (und damit vor der Supernova) bilden würden, ist es in vielen Fällen unwahrscheinlich, dass ein Planet überleben würde. Nur um uns zu verwirren (!), es gibt viele Fälle, in denen Planeten irgendwie eine Supernova überlebt haben. Wo der zentrale Neutronenstern ein Pulsar ist, werden diese Planeten als Pulsarplaneten bezeichnet . Also eigentlich ist es somöglich, dass Planeten um Neutronensterne existieren. Wenn der Neutronenstern ein Pulsar ist, könnte der Planet in so viel Strahlung gebadet werden, dass kein Leben existieren könnte, aber vielleicht hätte Leben eine Chance, wenn der Neutronenstern kein Pulsar wäre.

Als nächstes: Ein Weißer Zwerg . Weiße Zwerge (oder Zwerge , je nach persönlicher Vorliebe) sind ebenfalls Sternenüberreste. Sie sind Überbleibsel von Sternen wie unserer Sonne, die ihre äußeren Hüllen als planetarischer Nebel abgeworfen haben und nur noch die kleinen Überbleibsel ihrer einstigen Kerne sind. Planeten können um Weiße Zwerge herum existieren – tatsächlich wird angenommen, dass der Mars und alle Planeten dahinter noch eine Zeit lang die Sonne umkreisen werden, nachdem er ein Weißer Zwerg geworden ist (Erde, Venus und Merkur werden wahrscheinlich verschluckt). Das Leben auf Europa könnte eine Chance bekommen, wenn der Stern sich zu seinem Roten Riesen ausdehntPhase, bevor er zum Weißen Zwerg wird. Als Weißer Zwerg wird es nicht viel Licht geben, das auf Europa scheint – tatsächlich wird die Sonne zu einem Schwarzen Zwerg abkühlen – aber Europa könnte vorübergehend Leben beherbergen.

Jetzt gehe ich zu Überriesen . Dies sind die größten von allen, die Sterne der Klassen O und B. Sie leben ein kurzes, aber aufregendes Leben, oft nur etwa zehn Millionen Jahre (um das ins rechte Licht zu rücken, unsere Sonne befindet sich seit etwa 4,5 Milliarden Jahren auf der Hauptreihe und wird noch einige Milliarden leben). Sie sind extrem massiv und sehr heiß. Planeten können sich hier bilden oder auch nicht – es kann schwierig sein, sie zu entdecken. Komplexes Leben wird sich auf Planeten um Überriesen jedenfalls wegen ihrer kurzen Lebensdauer sicher nicht bilden. Zehn Millionen Jahre vergehen, und fft! Du bekommst eine Supernova.

Als nächstes kommen Sterne auf den Tisch, die eher der Sonne ähneln – denken Sie an G- , F- oder K-Sterne (A-Sterne sind massiver und riesenartig während ihres gesamten Lebens). Das sind die Sterne, die die Menschen begeistern, denn viele sind Sonnenanaloga – Sterne wie unsere Sonne. Sie haben ein großes Potenzial, Leben zu beherbergen, und viele denken, dass ein Stern wie dieser unser erstes Ziel für eine interstellare Reise sein sollte.

Eine andere coole (Wortspiel beabsichtigte) Art von Sternen sind rote Zwerge . Das sind massearme Sterne. Sie sind kühl, klein und langlebig, mit einer potenziellen Lebensdauer von Billionen von Jahren. Sie könnten Exoplaneten haben – tatsächlich haben viele, die wir entdeckt haben, welche – und könnten somit Leben unterstützen, wenn sich der Exoplanet innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns befindet. Proxima Centauri, der nächste Stern zu unserem Sonnensystem, ist ein roter Zwerg.

Von allen Grundtypen von Sternen würde ich mich also für einen sonnenähnlichen Stern oder einen Roten Zwerg entscheiden. Sie haben im Vergleich zu anderen Arten von Sternen die besten Chancen, Leben zu beherbergen.

Wie @celtschk in einem Kommentar oben betonte, können Sie die Umlaufzeit des Planeten beliebig ändern, indem Sie einfach ändern, wie weit er vom Stern entfernt ist. Dies ist die einfachste Antwort, die Sie auf diese Frage erhalten. Um es jedoch komplizierter zu machen, möchte ich anmerken, dass Sie einige Einschränkungen haben, wenn Sie wollen, dass sich Leben auf diesem Planeten entwickelt. Die Umlaufbahn des Planeten muss innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns liegen. Für Rote Zwerge bedeutet dies, dass der Planet ziemlich nahe sein muss, und daher ist ein Jahr, das 365 Erdtagen entspricht, möglicherweise nicht in allen Fällen möglich.

Ich werde hier den Blickwinkel der Braunen Zwerge klären , denn es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen Braunen Zwergen und anderen Sternen. Braune Zwerge sind "gescheiterte Sterne" - sie sind nicht massiv genug, um die Wasserstoff-1-Fusion aufrechtzuerhalten. Sie werden technisch als "substellare Objekte" bezeichnet und wurden mit großen Planeten verwechselt. Ihre Massen können zwischen 13 Jupitermassen und 70-80 Jupitermassen liegen. Da sie keiner Wasserstoff-1-Fusion unterliegen, geben sie nicht viel Licht ab und wären daher keine gute Wahl, um Leben zu beherbergen, es sei denn, ein Brauner Zwerg umkreist einen anderen Stern.

Das Konzept, mit dem Sie sich befassen sollten, ist im Volksmund als The Goldilocks Zone bekannt . Worauf es hinausläuft (kein Wortspiel beabsichtigt) ist eine Formel, die Ihnen sagt, was der mögliche Bereich von Umlaufradien ist, in denen flüssiges Wasser natürlich vorkommen kann, und somit kann ein Planet, auf dem Wasser vorhanden ist, Leben unterstützen. Sie können diese Zone für fast alle Sternenklassen finden.

Die einzige Einschränkung hier ist, dass es zwei Parameter gibt, die Sie im Auge behalten müssen (beide können auch aus dem Herzsprung-Russel-Diagramm abgelesen werden, das in dem von Ihnen verlinkten Artikel erwähnt wird), und das ist die effektive Temperatur und die Gesamtmasse.

Die Masse ist wichtig, weil sie es Ihnen ermöglicht, die Umlaufzeit (= die Länge des Planetenjahres) für einen Planeten zu berechnen, der eine bestimmte Entfernung vom Zentralstern umkreist. Eine einfache Schätzung kann unter Verwendung einer einfachen Formel erhalten werden, die durch Umkehrung des dritten Kepler-Gesetzes erhalten wird . Beachten Sie jedoch, dass dies nur gilt, wenn die Masse des Planeten viel geringer ist als die Masse des Sterns. Dies wird höchstwahrscheinlich in Ihrem Szenario der Fall sein, ich füge dies nur hinzu, falls Sie sich für eines der extremen Enden des Spektrums entschieden haben.

Die effektive Temperatur ist wichtig, weil sie Ihnen das spektrale Profil des vom Stern emittierten Lichts sowie die Gesamtenergie angibt. Als Faustregel gilt, dass heißere Sterne zu höheren Frequenzen und einer höheren Gesamtstrahlungsenergieabgabe tendieren.

Da Sie etwas in der Nähe von 1000 W/m^2 einfallender Strahlung benötigen, um flüssiges Wasser zu erhalten, ist die Folge dieser Regel, dass heißere Sterne kleiner erscheinen, wenn Sie vom Planeten aus betrachtet werden, da Sie weiter von ihnen entfernt sein müssen um die gleiche eingehende Ausstrahlung zu erhalten.

Sterne, die heißer sind und daher mehr in höheren Frequenzen strahlen, haben auch eine deutlich höhere UV-Leistung, wodurch das Sternenlicht potenziell gefährlich für den Menschen wird. Dies wird viel schlimmer, wenn Sie zu den superheißen Sternen und Neutronensternen gelangen, die erhebliche Mengen an Röntgen- und Gammastrahlung emittieren und die Oberfläche wahrscheinlich unwirtlich machen.

Seltsamerweise wurde tatsächlich ernsthaft untersucht, wie Sonnenlicht auf extrasolaren erdähnlichen Planeten aussehen würde. Das Hauptpapier ist Predicting Sky Dome Appearance on Earth-like Extrasolar Worlds, Wilkie & Hošek, SCCG 2013. Sie können das Papier lesen oder sich zumindest die Bilder ansehen, um sich hier eine visuelle Vorstellung zu machen .

Unabhängig davon, wie heiß oder kalt der Stern ist, können Sie einen Planeten immer in akzeptable Klimabedingungen versetzen, indem Sie ihn einfach in die richtige Entfernung bringen. Dies wirkt sich auf die Dauer des Jahres aus: Für den kleinen kalten Stern muss der Planet näher sein, sodass das Jahr kürzer wird (siehe Umlaufzeit ). Das hängt viel weniger von der Masse des Planeten ab, da er im Vergleich zum Stern sowieso sehr leicht ist.

Da das Leben lange braucht, um sich zu entwickeln, sollte es wahrscheinlich ein stabiler Stern aus der Hauptreihe sein , der Wasserstoff verbrennt, kein Helium oder ähnliches. Andere Stadien der Sternentwicklung (wie rote Riesen oder kühlende Zwerge) sind möglicherweise zu kurz, um Leben "von Grund auf neu" zu erschaffen, würden aber immer noch passen, wenn der Planet später kolonisiert wurde.

Erdgroße Planeten können um jede Art von Stern herum existieren; Wenn Sie jedoch mit „erdähnlich“ „einen Planeten meinen, auf dem wir leben könnten“, dann werden die Spezifikationen viel enger.

Ein kleiner Stern, wie ein Roter Zwerg, lebt lange, kann aber von Jahr zu Jahr unbeständig und unvorhersehbar sein. Und selbst wenn Sie einen besonders stabilen Roten Zwerg finden würden, wären Sie durch die Tatsache eingeschränkt, dass Rote Zwerge kälter sind als sonnenähnliche Sterne (F, G oder K). Um erdähnliche Temperaturen aufrechtzuerhalten, bräuchte der Planet entweder eine sehr dichte Atmosphäre (was zu einem hohen Druck an der Oberfläche führt) oder müsste sehr nahe am Stern sein (was zu einer Gezeitensperre führt, die eine Seite des Planeten sehr heiß machen würde und die andere Seite sehr kalt). Kurz gesagt, es wäre möglich, aber sehr schwierig für Leben auf einem Planeten, der einen Roten Zwerg umkreist.

Größere Sterne hingegen haben eine kurze Lebensdauer. Ein erdähnliches Klima könnte existieren (das Jahr wäre viel länger als 365 Tage, da der Planet eine breitere Umlaufbahn haben müsste, um einen heißeren Mutterstern auszugleichen), und der Planet könnte sicherlich für ein paar Millionen Jahre bewohnbar sein, aber das ist der Haken: es würde nur ein paar Millionen Jahre dauern. Wenn Sie also nur über Besucher von der Erde sprechen, könnte ein Planet um einen großen Stern eine gute Option sein. Aber erwarten Sie nicht, dass es eine vollständige, reiche Lebensgeschichte hat, wie wir sie auf der Erde sehen.

Das Problem bei der Verwendung von Sternen, die massereicher sind als unsere, ist nicht die Hitze: Wie andere Antworten zeigen, vergrößern Sie einfach die Entfernung. Das Problem ist die beschleunigte Lebensdauer. Wenn ein Stern nicht seit Milliarden von Jahren in einer ruhigen Hauptreihenexistenz sitzt, haben Sie keine Zeit für Evolution.

Sie können Diagramme des Alters finden, in dem verschiedenen Spektraltypen (oder Massen) der Treibstoff ausgeht. Wenn Sie etwas exotischeres wollen, schauen Sie sich die größten an, die ein geeignetes Alter bieten.

Das Problem mit kleinen Sternen (roten Zwergen) besteht darin, dass sie nicht nur sehr nah herankommen und mit Gezeitensperren fertig werden müssen, sondern dass sie die ganze Zeit flackern! Sie sind jedoch reichlich vorhanden, also ist das vielleicht die Norm?

Verwenden Sie also für einen erdähnlichen Planeten mit einer einheimischen komplexen Biosphäre einen Stern wie unseren.