Welche Sterne eignen sich am besten für die bewohnbare Zone der neun nordischen Erden?

Es stellt sich heraus, dass es eine einfachere Lösung für das Problem gibt, das durch die Frage des OP aufgeworfen wird. Auch dies basiert auf der Arbeit von Sean Raymond .

Dies basiert auf einer Arbeit von Smith und Lissauer (2010), in der die Anzahl der Planeten untersucht wurde, die sich dieselbe Umlaufbahn teilen können.

Es stellt sich heraus, dass es eine Stabilitätsgrenze für die Anzahl der Planeten gibt, die auf derselben Umlaufbahn verteilt werden können. Die Planeten müssen gleichmäßig verteilt sein und es müssen mindestens 7 auf einer Umlaufbahn sein (kein Tippfehler: mindestens 7!). Die Grenze ist einfach: Die Planeten, die sich dieselbe Umlaufbahn teilen, müssen entlang der Umlaufbahn durch mindestens 12 Hill-Radien voneinander entfernt sein. Das ist anders als zuvor, wo wir den Abstand zwischen Umlaufbahnen betrachteten.

Smith und Lissauer führten Simulationen mit nicht 2 oder 3, sondern 42 Planeten mit der Masse der Erde durch, die dieselbe Umlaufbahn teilten! Das ist die maximale Anzahl von Erden, die auf der heutigen Umlaufbahn der Erde Platz finden. Und rate was? Es ist über Milliarden von Jahren vollkommen stabil. In den letzten Wochen habe ich meine eigenen N-Körper-Simulationen durchgeführt und sie passen perfekt zusammen. Beim Hammer von Thor, es funktioniert wirklich!

Wenn die Anzahl der Planeten mit Erdmasse, die sich dieselbe Umlaufbahn teilen, mindestens sieben und höchstens zweiundvierzig (42) betragen muss, dann erfüllt dies mehr als die Kriterien für die Platzierung der neun nordischen Reiche.

Neun gleich beabstandete Planeten von der Masse der Erde können sich dieselbe Umlaufbahn um einen sonnenähnlichen Stern teilen. Jeder Planet kann eines der Neun Welten beherbergen. Sean Raymond nennt dies ein ultimatives konstruiertes Sonnensystem, also wird astronomische Ingenieurskunst im großen Stil benötigt, um es zusammenzubauen.

KURZE ANTWORT:

Sie können Ihre neun Welten eine einzige Umlaufbahn um ihren Stern teilen lassen, wie in einer Antwort von a4android vorgeschlagen. Oder Sie könnten Ihre neun Welten haben, die neun verschiedene Umlaufbahnen in ihrer bewohnbaren Zone um ihren Stern haben.

Niemand weiß, was die absolute maximale Anzahl von Planetenumläufen innerhalb der zirkumstellaren bewohnbaren Zone eines Sterns ist.

Es scheint sehr wahrscheinlich, dass Sterne ohne Planeten in ihrer zirkumstellaren habitablen Zone um ein Vielfaches häufiger sind als Sterne mit jeweils einem Planeten in ihrer zirkumstellaren habitablen Zone, Sterne mit jeweils einem Planeten in ihrer zirkumstellaren habitablen Zone sind um ein Vielfaches häufiger als Sterne mit zwei Planeten jeweils in ihrer zirkumstellaren bewohnbaren Zone, Sterne mit jeweils zwei Planeten in ihrer zirkumstellaren habitablen Zone sind um ein Vielfaches häufiger als Sterne mit jeweils drei Planeten in ihren zirkumstellaren habitablen Zonen, und so weiter, wobei Systeme mit mehr Planeten in ihren habitablen Zonen seltener werden und seltener und seltener.

Selbst wenn es möglich wäre, dass ein Stern neun Planeten in seiner bewohnbaren Zone hat, wäre das äußerst selten; vielleicht ein Stern von einer Million oder ein Stern von einer Milliarde oder ein Stern von einer Billion oder einer von einer anderen riesigen Zahl. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter Stern neun Planeten in seiner zirkumstellaren bewohnbaren Zone hat, wäre, um einen treffenden Begriff zu verwenden, astronomisch.

Aber das Universum ist so riesig und die Anzahl der Sterne so astronomisch riesig (möglicherweise unendlich), dass es wahrscheinlich einige geben würde, wenn es möglich wäre, dass ein Stern bis zu neun Planeten in neun verschiedenen Umlaufbahnen in seiner zirkumstellaren bewohnbaren Zone hat Sterne mit jeweils bis zu neun Planeten auf neun separaten Umlaufbahnen in ihren zirkumstellaren bewohnbaren Zonen.

LANGE ANTWORT:

WIE VIELE SEPARATE PLANETENUMHÄNGE KANN ES IN DER WOHNBAREN ZONE EINES EINZELNEN STERNS GEBEN?

Vor langer Zeit, bevor Exoplaneten gefunden wurden, die andere Sterne umkreisten, war das Sonnensystem der Erde das einzige bekannte Beispiel eines Sonnensystems.

Es gab eine Zeit, in der Wissenschaftler nicht verstehen konnten, warum die Sonne und andere Sterne Strahlung und Licht aussendeten. Es gibt eine Geschichte, dass auf einer wissenschaftlichen Konferenz ein wütender Astronom einen Geologen geschlagen hat, weil der Geologe darauf bestand, dass die Geologie beweise, dass die Erde um ein Vielfaches älter sei, als astronomische und physikalische Berechnungen zeigten, dass dies die maximal mögliche Zeit sei, die die Sonne scheinen könne.

Zwischen etwa 1920 und 1950 berechneten brillante Wissenschaftler, wie Sterne durch thermonukleare Fusion in ihren superdichten und superheißen Kernen Energie erzeugen.

Und die Menschen begannen, die Auswirkungen auf die mögliche Bewohnbarkeit von Exoplaneten zu erkennen, falls sie existierten. Soweit ich mich erinnere, erwähnte zum Beispiel Robert A. Heinlein, dass Sterne der Spektralklasse G die besten seien, um bewohnbare Planeten zu haben, in jugendlichen Science-Fiction-Romanen wie Starman Jones (1953) und Time for the Stars (1956).

Soweit ich weiß, war Stephen Doles Habitable Planets for Man (1964, 2009) die erste ausführliche Diskussion über die Eignung verschiedener Spektralklassen von Sternen, bewohnbare Planeten zu haben.

https://www.rand.org/pubs/commercial_books/CB179-1.html 1

Auf den Seiten 49 bis 52 diskutiert Dole die Abstände der Planeten in unserem Sonnensystem. Er berechnet, dass die Schwerkraft jedes Planeten die Umlaufbahnen anderer Körper in der Nähe stört, sodass jeder Planet eine verbotene Zone hat, in der sich kein anderer Planet bilden oder eine stabile Umlaufbahn haben könnte, basierend auf der Masse des Planeten und der Entfernung des Planeten von der Sonne.

Nach Doles Daten könnte es möglich sein, mehr potenziell bewohnbare Planeten in der bewohnbaren Zone der Sonne zu haben, die in der bewohnbaren Zone und in den Räumen zwischen den verbotenen Zonen von Venus und Erde oder zwischen den verbotenen Zonen von Erde und Mars kreisen , oder zwischen den verbotenen Zonen von Mars und Jupiter.

Es ist offensichtlich durchaus möglich, dass sich ein Sonnensystem ohne Planeten geeigneter Größe in der habitablen Zone bildet, oder sich mit nur einem Planeten geeigneter Größe in der habitablen Zone bildet – wie unser Sonnensystem. Aber es scheint mir, dass in seltenen Fällen ein Stern genau wie die Sonne etwa 1,5- bis 2,0-mal so viele Planeten geeigneter Größe in seiner bewohnbaren Zone haben könnte, wenn sich die verbotenen Zonen dieser Planeten fast berühren.

Abhängig von der Größe der habitablen Zone der Sonne und davon, ob angenommen wird, dass es in der habitablen Zone der Sonne einen, zwei oder drei Planeten geeigneter Größe gibt, könnte ein Stern genau wie die Sonne null, einen oder zwei Planeten haben von geeigneter Größe innerhalb seiner bewohnbaren Zone und möglicherweise bis zu drei, vier, fünf oder sogar sechs.

Zweifellos werden Sonnensysteme mit mehr Planeten geeigneter Größe in der bewohnbaren Zone eines Sterns seltener sein, so dass jede Erhöhung der Anzahl von Planeten geeigneter Größe in der bewohnbaren Zone einen signifikanten Rückgang des Prozentsatzes von Sternensystemen mit dieser Anzahl zur Folge haben wird.

Und natürlich wären Planeten geeigneter Größe in der bewohnbaren Zone eines Sterns nicht unbedingt bewohnbar, weder für einheimisches Leben noch für Menschen. Die Erde zum Beispiel hat eine geeignete Größe und liegt in der bewohnbaren Zone der Sonne, hat aber erst im Alter von Milliarden Jahren eine für den Menschen atembare Atmosphäre entwickelt.

Dole diskutiert auf den Seiten 61 bis 63 das Alter eines Planeten, der für Menschen bewohnbar ist, und kommt zu dem Schluss:

Im Allgemeinen kann man wahrscheinlich mit Sicherheit sagen, dass ein Planet 2 oder 3 Milliarden Jahre lang unter ziemlich stabilen Bedingungen der Sonneneinstrahlung existiert haben muss, bevor er reif genug ist, um bewohnbar zu sein.

https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a473471.pdf 2

Auf den Seiten 67 bis 72 diskutiert Dole die Eigenschaften eines Planetensterns. Wenn der Stern eines Planeten auf der Hauptreihe bleiben und mindestens 3 Milliarden Jahre lang eine ziemlich konstante Lichtmenge aussenden muss, darf er nicht mehr als die 1,43-fache Masse der Sonne und eine Spektralklasse F2 oder höher haben (Klasse F2 bis F9, G-Klasse-Sterne, K-Klasse-Sterne, M-Klasse-Sterne). Und um zu vermeiden, dass ein Planet durch Gezeiten an seinen Stern gebunden wird, sollte der Stern eine Masse haben, die mindestens 0,72-mal so groß ist wie die Masse der Sonne oder der Spektralklasse K1.

Daher kam Dole zu dem Schluss, dass Sterne mit bewohnbaren Planeten in ihren bewohnbaren Zonen wahrscheinlich von Klasse F2 bis F9, G0 bis G9 und K0 bis K1 reichen würden.

Und die massereicheren und helleren Sterne haben weiter entfernte innere und äußere Grenzen ihrer habitablen Zonen und somit breitere habitable Zonen. Und die verbotenen Planetenzonen wären in den breiteren bewohnbaren Zonen relativ kleiner, was Platz für potenziell bewohnbarere Planeten schafft, die möglicherweise in der bewohnbaren Zone umkreisen.

Daher bin ich vor langer Zeit zu dem Schluss gekommen, dass ein Sonnensystem mit der maximal möglichen Anzahl von Planeten in seiner bewohnbaren Zone wahrscheinlich eines mit einem Stern der Spektralklasse F als Primärstern sein würde, den die Planeten umkreisen. Was ist also die größtmögliche zirkumstellare bewohnbare Zone?

Niemand weiß.

Der Wikipedia-Artikel Zirkumstellare bewohnbare Zone enthält eine Tabelle, in der verschiedene Berechnungen des inneren oder äußeren Rands oder beider der bewohnbaren Zone der Sonne aufgeführt sind.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates 3

Und Sie werden feststellen, dass sie sehr unterschiedlich darin sind, wie breit oder schmal sie die zirkumstellare bewohnbare Zone der Sonne berechnen. Einige der Berechnungen könnten für Planeten gelten, die für Menschen bewohnbar sind, wie die von Dole, und einige können für Planeten gelten, die für das Leben bewohnbar sind, aber nicht für Menschen, was einige, aber nicht alle der radikalen Unterschiede erklären könnte.

Die am häufigsten verwendete Definition der inneren und äußeren Ränder der bewohnbaren Zone der Sonne stammt von Kasting et al. im Jahr 1993 mit einer konservativen bewohnbaren Zone von 0,95 bis 1,37 Astronomischen Einheiten (AE) und einer optimistischen bewohnbaren Zone von 0,84 bis 1,67 AE. Der äußere Rand der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting ist also 1,442-mal so weit entfernt wie der innere Rand, und der äußere Rand der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting ist 1,988-mal so weit entfernt wie sein innerer Rand. Kastings konservative habitable Zone ist 0,42 AE breit und seine optimistische habitable Zone ist 0,83 AE breit.

Es wird geschätzt, dass sich die habitable Zone eines relativ heißen F0-Sterns von etwa 2,0 AE bis 3,7 AE und zwischen 1,1 und 2,2 AE für einen relativ kühlen F8-Stern erstrecken würde. 4

https://en.wikipedia.org/wiki/F-type_main-sequence_star 5

Ein Stern der Klasse F2 oder F5 könnte also eine deutlich breitere zirkumstellare bewohnbare Zone haben als ein Stern der Klasse G2 wie die Sonne.

WIE VIELE SEPARATE PLANETENUMHÄNGE KANN ES IN DER HABITABLEN ZONE EINES DOPPELSTERNS GEBEN?

Und vor langer Zeit entschied ich, dass ein Doppelstern mit zwei sehr ähnlichen Klasse-F-Sternen, die zusammen umkreisen, eine breitere zirkumstellare bewohnbare Zone haben könnte als nur einer von ihnen, wobei ihre Planeten beide Sterne umkreisen statt nur einen.

Da die Intensität einer Lichtquelle mit dem Quadrat der Entfernung variiert, empfängt ein Objekt, das 1,4142 Einheiten von einer Lichtquelle entfernt ist, halb so viel Licht wie ein Objekt, das 1,0 Einheiten von der Quelle entfernt ist. Wenn also die Lichtquelle doppelt so hell wird, empfängt ein Objekt, das 1,4141 Einheiten von ihr entfernt ist, so viel Licht wie zuvor ein Objekt, das 1 Einheit von der Quelle entfernt war.

Die zirkumstellare habitable Zone um ein sich schließendes Paar von Zwillingssternen in einer Umlaufbahn wird also 1,4142-mal so breit sein wie die habitable Zone um nur einen von ihnen. Die bewohnbare Zone um ein nahes F0-Sternenpaar wäre also etwa 3,4142 bis 5,2354 AE groß und 1,81834 AE breit, und eine um ein eng umkreisendes F8-Sternenpaar wäre etwa 1,5556 bis 3,1112 AU groß und 1,5556 AE breit. Das ist das 3,7038- bis 4,3293-fache der Breite der konservativen habitablen Zone von Kasting und das 1,8742- bis 2,1907-fache der Breite der optimistischen habitablen Zone von Kasting.

Abhängig von der maximal möglichen Anzahl erdgroßer Planeten, die möglicherweise in Kastings konservativen oder optimistischen bewohnbaren Zonen kreisen könnten, vielleicht zwei bis drei und möglicherweise mehr, könnte ein nahes Paar von Zwillingssternen der Klasse F Platz für drei bis zwölf oder möglicherweise haben mehr, erdgroße Planeten mit jeweils eigener Umlaufbahn in ihrer kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone.

Und so stellte ich mir lange Zeit vor, dass ein enges Doppelsystem von Sternen der F-Klasse die Art von Sternensystem wäre, das am wahrscheinlichsten die maximal mögliche Anzahl – wie auch immer diese Anzahl war – von geeignet großen und potenziell bewohnbaren Planeten in der zirkumstellaren bewohnbaren Zone aufweisen würde.

WIE VIELE SEPARATE PLANETENUMHÄNGE KANN ES IN DER WOHNBAREN ZONE EINES DREIFACH- ODER VIERFACHSTERNS GEBEN?

Aber nehmen Sie an, dass die maximal mögliche Anzahl separater Planetenumlaufbahnen selbst in der kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone von zwei Klasse-F-Sternen nur fünf wäre. Wie konnte man dann bis zu neun separate Planeten in separaten Umlaufbahnen in einem einzigen Sternensystem bekommen?

Indem vier Klasse-F-Sterne im Sternensystem vorhanden sind, wobei zwei Doppelsterne jeweils von einer Reihe von Planeten umkreist werden und die beiden Doppelsterne einander in viel größerer Entfernung umkreisen als die umkreisten Planeten. Dann könnte man fünf Planeten haben, die ein Sternpaar in ihrer kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone (plus andere Planeten nicht in der Zone) umkreisen, und vier Planeten, die das andere Sternpaar in ihrer kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone umkreisen (plus andere Planeten nicht in der Zone). ), für insgesamt neun Planeten in den bewohnbaren Zonen (plus andere Planeten außerhalb der Zonen).

Aber wenn ein Autor aus Erzählgründen möchte oder muss, dass alle neun Planeten einen Stern oder eine Gruppe von Sternen in der zirkumstellaren bewohnbaren Zone umkreisen, reicht es nicht aus, wenn die neun Planeten zwei verschiedene Sternpaare umkreisen. Es wäre notwendig, alle vier Sterne, beide Paare, nahe genug zusammenzubringen, damit Planeten in der kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone aller vier Sterne umkreisen können.

Wenn sich im Zentrum des Systems vier Sterne der F-Klasse mit (fast) identischer Leuchtkraft befinden, ist ihre kombinierte Leuchtkraft viermal so groß wie die eines einzelnen von ihnen, und somit werden die inneren und äußeren Ränder ihrer kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone sein doppelt so weit wie die eines einzelnen dieser Sterne.

Ist es möglich, dass Planeten in der kombinierten zirkumstellaren bewohnbaren Zone von vier Sternen umkreisen?

Berechnungen zeigen, dass es in einem Doppelsternsystem (Zwei-Sterne-System) manchmal möglich ist, abhängig von verschiedenen Faktoren, dass Planeten stabile Umlaufbahnen um einen der Sterne haben, sogenannte S-Typ-Umlaufbahnen, oder dass Planeten stabile Umlaufbahnen um beide Sterne haben Sterne, genannt P-Typ oder Circumbinary Orbits. In einigen binären Systemen wäre es sogar möglich, dass Planeten stabile S-Typ-Umlaufbahnen um jeden der Sterne haben, während andere Planeten viel weiter draußen stabile P-Typ- oder Zirkumbinärumlaufbahnen haben.

Der erste bekannte Planet mit einer Umlaufbahn vom P-Typ, Kepler-16 b, umkreist Kepler-16 A & B in einem Abstand von etwa 0,704 AE, was etwa dem 3,2-fachen ihres Abstands von etwa 0,22 AE entspricht.

Auf der anderen Seite umkreist FW Tauri AB b in einem Abstand von etwa 150-300 AE von FW Tauri AB, die sich gegenseitig in einem Abstand von etwa 11 AE umkreisen.

Mehrere Sternensysteme sind normalerweise mit mindestens einem Paar strukturiert, das sehr eng umkreist. Wenn zwei Sternpaare vorhanden sind, beträgt der Abstand zwischen jedem Paar normalerweise das Zehn- oder Hundertfache des Abstands zwischen den Sternen in einem der Paare.

Angenommen, ein Stern der F-Klasse hat einen Durchmesser von etwa 1.000.000 Meilen oder 1.609.344 Kilometern und jedes Paar von F-Sternen ist durch das 5-fache ihres Durchmessers getrennt, 5.000.000 Meilen oder 8.046.720 Kilometer, und die beiden Sternpaare sind durch das 5-fache des Abstands von getrennt jedes Paar, und so wären die beiden Paare 25.000.000 Meilen oder 40.233.600 Kilometer voneinander entfernt.

Ein Abstand von 25.000.000 Meilen oder 40.233.600 Kilometern wäre etwa 0,268945004 einer AU.

da geschätzt wird:

Es wird geschätzt, dass sich die habitable Zone eines relativ heißen F0-Sterns von etwa 2,0 AE bis 3,7 AE und zwischen 1,1 und 2,2 AE für einen relativ kühlen F8-Stern erstrecken würde.

Und da die kombinierte zirkumstellare bewohnbare Zone um ein Vierfachsystem identischer Sterne den doppelten inneren und äußeren Radius eines einzelnen Sterns dieser Größe hätte, hätte eine solche kombinierte zirkumstellare bewohnbare Zone einen inneren Radius zwischen etwa 2,2 AE bis 4,0 AE und einen äußeren Radius zwischen etwa 4,4 AE und 7,4 AU, abhängig von der genauen Leuchtkraft der Klasse-F-Sterne.

Ein innerer Rand der kombinierten habitablen Zone zwischen etwa 2,2 und 4,0 AE wäre etwa das 8,1801- bis 14,8729-fache des Abstands der beiden Sternpaare. Wenn also die beiden Sternenpaare durch eine sehr kurze Entfernung getrennt sind, nahe dem minimal möglichen, denke ich, sollten Planeten an den inneren Rändern ihrer kombinierten bewohnbaren Zone stabile Umlaufbahnen haben.

Ein Vierfachsternsystem aus Sternen der Spektralklasse F ist also das System, von dem ich vorschlage, dass es die absolut maximal mögliche bewohnbare Zone hat, während es einigermaßen plausibel bleibt.

HABEN MASSIVERE ODER WENIGER MASSIVE STERNE MEHR PLATZ FÜR PLANETENUMBAHNEN IN IHREN WOHNBAREN ZONEN?

Es sei darauf hingewiesen, dass eine kleine Änderung der Masse eines Sterns eine viel größere Änderung der Leuchtkraft des Sterns bewirkt. Ein Stern mit der doppelten Masse der Sonne hat mehr als die doppelte Leuchtkraft der Sonne. Ein Stern mit halber Sonnenmasse hat weniger als die halbe Leuchtkraft der Sonne.

Die Intensität der Schwerkraft eines Sterns nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Die Intensität des Lichts eines Sterns, das auf einem Planeten empfangen wird, nimmt ebenfalls mit dem Quadrat der Entfernung ab. Da die Leuchtkraft des Sterns jedoch viel schneller zu- oder abnimmt als sich die Masse des Sterns ändert, sollten sich Planeten, die in der bewohnbaren Zone von Sternen mit geringer Leuchtkraft umkreisen, in viel stärkeren Gravitationsfeldern befinden als Planeten, die in der bewohnbaren Zone von Sternen mit hoher Leuchtkraft umkreisen.

Und ich bin mir nicht sicher, was die Breite der verbotenen Zone eines Planeten weiter verringern und es mehr Planeten ermöglichen wird, in der bewohnbaren Zone zu kreisen.

Hätten massereichere und hellere Sterne Platz für stabilere Planetenbahnen in ihren habitablen Zonen, oder hätten weniger massereiche und dunklere Sterne Platz für stabilere Planetenbahnen in ihren habitablen Zonen?

EINIGE AUFZEICHNUNGEN VON EXOPLANET-SYSTEMEN

Inzwischen wurden über 4.000 Exoplaneten in anderen Sternensystemen entdeckt, und manchmal wurden zwei oder mehr Planeten im selben System entdeckt. In manchen Planetensystemen sind Planeten ähnlich wie in unserem System Weltraum, aber in anderen Systemen sind die bisher entdeckten Planeten viel weiter oder viel dichter beabstandet als in unserem Sonnensystem.

ABSTAND ZWISCHEN PLANETENUMBAHNEN

Im Kepler-70-System umkreist Kepler-70c etwa 0,0016 AE oder etwa 240.000 Kilometer weiter draußen als Kepler-70b.

Bei größter Annäherung würde Kepler-70c fünfmal so groß wie der Mond am Himmel von Kepler-70b erscheinen.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 6

Die schmalste bewohnbare Zone für die Sonne, berechnet von Hart et al. im Jahr 1979, ist zwischen 0,95 AU und 1,01 AU von der Sonne entfernt oder 0,06 AU breit. 0,0016 AU gehen 37,5-mal in 0,06 AU über, sodass innerhalb von Harts Bewohnbarkeitszone Platz für 38 Planetenumlaufbahnen ist, die durch 0,0016 AU getrennt sind.

Die von Kasting et al. im Jahr 1993 hat eine konservative Zone von 0,95 bis 1,37 AU, 0,42 AU breit, und eine optimistische Zone von 0,84 bis 1,67 AU, 0,83 AU dick. 0,0016 AU gehen 262,5-mal in die konservative Zone von Kasting und 518,75-mal in die optimistische Zone von Kasting.

Diese Frage erfordert, dass jeder Planet einen natürlichen Satelliten hat, der dem Mond ähnlich ist. Da der Mond die Erde in einer durchschnittlichen Entfernung von etwa 384,399 Kilometern umkreist, sollte der Abstand zwischen den Planetenbahnen mindestens etwa fünf- oder zehnmal so groß sein, damit die Planeten die Monde des anderen nicht zu sehr stören, und somit mindestens 1.942.995 oder 3.843.990 Kilometer - 0,012988119 bis 0,02695486 AU.

Es sollte also Platz für etwa 3 bis 5 separate Planetenumlaufbahnen mit diesem Abstand in der Hart-Zone von etwa 0,06 AE Breite, etwa 17 bis 33 separate Planetenumlaufbahnen in Kastings konservativer bewohnbarer Zone von etwa 0,42 AE Breite und etwa 31 bis 64 in Kastings optimistischer bewohnbarer Zone geben Zone etwa 0,83 AE breit.

Relativer Abstand der Planetenbahnen

Das Kepler-70-System hat den kleinsten Abstand in Kilometern oder AE zwischen Planetenbahnen. Aber was ist mit dem relativen Abstand der Planetenbahnen, dem Verhältnis zwischen der großen Halbachse der Bahn eines Planeten und der großen Halbachse der Bahn des nächsten Planeten?

Das Kepler-36-System hat den kleinsten relativen Abstand der Planetenbahnen.

Kepler-36b und c haben große Halbachsen von 0,1153 AU bzw. 0,1283 AU, c ist 11 % weiter vom Stern entfernt als b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 6

Um genau zu sein, ist Kepler-36c gemäß den in dieser Liste angegebenen Zahlen etwa 0,013 AE weiter entfernt als Kepler-36b und hat eine große Halbachse, die etwa 1,1127-mal so groß ist wie die von Kepler-36b.

Harts bewohnbare Zone für die Sonne hat einen äußeren Rand, der nur 1,0631-mal so weit entfernt ist wie der innere Rand. Daher könnte es nur eine Planetenumlaufbahn in sich haben, wenn der minimale relative Abstand der Planetenumlaufbahnen das 1,1127-fache beträgt.

Kastings konservative bewohnbare Zone für die Sonne hat einen äußeren Rand, der 1,4421-mal so weit entfernt ist wie der innere Rand, und Kastings optimistische bewohnbare Zone für die Sonne hat einen äußeren Rand, der 1,9880-mal so weit entfernt ist wie der innere Rand.

Wenn der minimale relative Abstand der Planetenumlaufbahnen das 1,1127-fache beträgt, könnte es vier Planetenumlaufbahnen in der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting und sieben Planetenumlaufbahnen in der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting geben.

Wenn der minimale relative Abstand der Planetenbahnen das 1,1127-fache beträgt, wäre das minimale Verhältnis zwischen einer neunten Planetenbahn und der ersten Planetenbahn etwa 2,349766 – die neunte Planetenbahn hätte eine große Halbachse, die mindestens 2,349766-mal so groß ist wie die des innersten Planeten .

Beachten Sie, dass die absolute Größe der bewohnbaren Zone eines Sterns keinen Unterschied für die Anzahl der Planetenbahnen macht, die sich darin befinden könnten, wenn diese Anzahl von Bahnen durch den relativen Abstand der Planetenbahnen bestimmt wird.

Die einzige Möglichkeit, Platz für neun Planetenumlaufbahnen mit der bewohnbaren Zone eines Sterns zu finden, wäre die Verwendung eines minimalen relativen Abstands von weniger als 01.1127 und/oder eine breitere relative bewohnbare Zone mit einem äußeren Rand, der im Vergleich zu relativ weiter außen liegt die innere Kante, mindestens 2,349766 mal.

Die Tabelle im Wikipedia-Artikel Circumstellar habitable zone listet eine Reihe von Artikeln auf, die unterschiedliche innere und äußere Grenzen der habitablen Zone der Sonne berechnen. Daher könnten verschiedene Kombinationen viel engere oder breitere bewohnbare Zonen für die Sonne erzeugen.

die vier innersten Innenkanten sind mit 0,912, 0,87, 0,75 und 0,38 AU angegeben, während die vier äußersten Außenkanten mit 1,70, 2,0, 2,4 und 10 AU angegeben sind. Die verschiedenen Kombinationen von ihnen geben Verhältnisse von Außenkanten zu Innenkanten von 1,8640, 1,9540, 2,2666, 4,4736, 2,1929, 2,2988, 2,6666, 5,2631, 2,6315, 2,7586, 3,2000, 6,3157, 26.3157, 10.969, 11.4942, 26.3157, 10.969, 11.494,.

Und es ist möglich, dass, wenn der Mindestabstand von Planetenumlaufbahnen durch relative Umlaufverhältnisse und nicht durch Entfernung bestimmt wird, das Mindestumlaufverhältnis kleiner als 1,1127 ist und dass Planetenumlaufbahnen kleinere Verhältnisse als 1,1127 haben können.

Es ist auch möglich, dass der Mindestabstand von Planetenbahnen durch die Entfernung bestimmt wird, und somit viele Sterne bewohnbare Zonen wären, die breit genug für neun separate Planetenbahnen und sogar für mehrere Male neun separate Planetenbahnen sind. Es wäre also nützlich herauszufinden, wie man den minimal möglichen Abstand von Planetenbahnen berechnet.

BRAUCHEN SIE GROSSE MONDE?

Die ursprüngliche Frage verlangt, dass alle neun erdähnlichen Planeten in der bewohnbaren Zone große Monde haben sollten. Leider ist die derzeit beste Theorie für den Ursprung des Erdmondes, dass es sich um einen kosmischen Unfall handelt, das Ergebnis einer Planetenkollision eines bestimmten und wahrscheinlich eher seltenen Typs. Wenn also die akzeptierte Theorie der Mondentstehung richtig ist, hätten alle neun unwahrscheinlichen erdähnlichen Planeten in der bewohnbaren Zone eines Sterns auch höchst unwahrscheinliche Kollisionen erlebt, die große Monde für sie geschaffen hätten, was die Unwahrscheinlichkeit stark vervielfacht hätte.

Diese Vervielfachung der Unwahrscheinlichkeit wäre wahrscheinlich genauso groß, wenn die neun erdähnlichen Planeten eine einzige Umlaufbahn teilen oder neun separate Umlaufbahnen haben.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein erdähnlicher Planet nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,10 hat, einen großen Mond zu haben. Dann wäre die Wahrscheinlichkeit, dass zwei erdähnliche Planeten große Monde hätten, 0,01, die Wahrscheinlichkeit von drei wäre 0,001, die Wahrscheinlichkeit von vier wäre 0,0001, die Wahrscheinlichkeit von fünf wäre 0,00001, die Wahrscheinlichkeit von sechs wäre 0,000001 Wahrscheinlichkeit von sieben wäre 0,0000001, die Wahrscheinlichkeit von acht wäre 0,00000001, die Wahrscheinlichkeit von neun wäre 0,000000001.

Muss ein erdähnlicher Planet einen großen Mond haben, um bewohnbar zu sein? Niemand weiß.

https://www.npr.org/2011/11/18/142512088/is-a-moon-necessary-for-a-planet-to-support-life 7

https://www.space.com/12574-moonless-earth-life-habitable-alien-planets.html 8

https://www.astrobio.net/news-exclusive/earths-moon-may-not-critical-life/ 9

NEUN PLANETEN, DIE EINE EINZIGE ORBIT TEILEN

Wie einige Antworten angegeben haben, ist es möglich, mehrere Planeten zwischen sieben und zweiundvierzig mit gleicher Masse und gleichem Abstand zu haben, die sich eine einzige Planetenumlaufbahn teilen, wie von a4android vorgeschlagen.

Wie a4android sagt, wird dies auf der Website von Sean Raymond, PlanetPlanet https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/ 10 vorgeschlagen , was wiederum von einem Artikel von Smith und Lissauer (2010) vorgeschlagen wird.

http://adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S 4

Und eine solche Planetenkonfiguration könnte auf natürliche Weise unmöglich entstehen, in diesem Fall hätte eine hochentwickelte Zivilisation die Planeten irgendwann in der Vergangenheit gebaut und/oder in ihre Umlaufbahnen gebracht haben müssen. Diese Zivilisation könnte eine der Gesellschaften gewesen sein, die derzeit auf den neun Welten leben, oder eine Zivilisation, die Millionen oder Milliarden von Jahren vor der Zeit der Geschichte aktiv war, je nach den Erfordernissen der Geschichte.

Und einige der anderen Orbitalkonfigurationen, die ich in meiner Antwort vorgeschlagen habe, könnten auch so sehr unwahrscheinlich sein, dass ein Planetensystem mit diesen Konfigurationen irgendwann in der Vergangenheit von einer hochentwickelten Zivilisation konstruiert worden sein muss.

HINZUGEFÜGT 22.08.2019

Jemand hat berechnet, wie viele mehr oder weniger erdähnliche Planeten in getrennten Umlaufbahnen innerhalb der zirkumstellaren bewohnbaren Zone eines Sterns kreisen könnten. Und die Antwort scheint laut den Quellen bis zu fünf zu sein.

https://www.space.com/34555-how-many-planets-fit-in-one-habitable-zone.html 11

Allerdings sollen die Berechnungen für einen roten Zwergstern gemacht worden sein. Und der Artikel sagt nicht, ob die maximale Anzahl kleiner, gleich oder größer für massereichere Sterne vom Typ G und F wäre.

Angenommen, die maximale Anzahl stabiler Planetenumlaufbahnen mit der bewohnbaren Zone eines Sterns wäre fünf, müsste jeder Versuch, neun bewohnbare Planeten in einem Sonnensystem zu haben, mindestens zwei Sterne haben oder alle Planeten in gleichen Abständen entlang eines einzigen Planeten platzieren Umlaufbahn in der bewohnbaren Zone.

Die Antwort ist eine. Ihr System aus neun erdähnlichen Planeten muss sich nur in der bewohnbaren Zone eines einzelnen sonnenähnlichen Sterns im Orbit befinden. Die bewohnbare Zone wird jedoch ungefähr eine astronomische Einheit vom Primärstern entfernt sein. Es ist einfach nicht notwendig, mehr als einen G-Klasse-Zwerg zu haben, noch ist es notwendig, dass die bewohnbare Zone breiter als eine astronomische Einheit ist.

Im Grunde wurde dieses Problem vom Astrophysiker Sean Raymond im Rahmen seines Projekts zum Bau des ultimativen Sonnensystems gelöst . Ihr hypothetisches Sonnensystem erfordert nur eine abgespeckte Version; eine, die alles andere als ultimativ ist.

Aber warum sparen. Schauen wir uns die Zutaten für die Herstellung von Sean Raymonds Ultimate Solar System 1 an und sehen, ob es leicht in die neun nordischen Reiche passt, die auf erdähnlichen Planeten basieren. Tatsächlich wird es zusätzliche Planeten geben, die das sein können, was das OP wünscht.

Kommen wir zu unseren Zutaten.

Ein Stern, der etwas kleiner als die Sonne ist (50-70 % der Sonnenmasse).

Welten (Planeten oder Monde) zwischen halb und doppelt so groß wie die Erde, mit zwischen einem Zehntel und zehn Mal so viel Wasser wie die Erde.

Alle anderen Zubehörteile, die wir benötigen könnten (zB Gasriesenplaneten).

Wir können diese Zutaten nach Belieben anordnen. Unser Ziel ist es, so viele Welten wie möglich in die bewohnbare Zone zu packen. Wir können unsere Ninja-Tricks anwenden (koorbitale Planeten und Monde). Aber das System muss über Milliarden von Jahren stabil bleiben. Es wird uns nichts nützen, wenn es eine dynamische Instabilität gibt, die einen Haufen bewohnbarer Welten auf den Stern fallen lässt.

Mal sehen, wie Seans Ultimate Solar System 1 aussehen wird und wie viele Planeten es enthalten wird.

ULTIMATIVES SONNENSYSTEM 1. Lassen Sie uns nur erdgroße Welten einbeziehen. Keine Gasriesen. Wie wir gesehen haben, hängt die Anzahl der Planeten, die wir in die bewohnbare Zone stopfen können, davon ab, wie groß sie sind. Größere, massereichere Planeten müssen weiter auseinander liegen. Und für maximale orbitale Kompaktheit wollen wir Planeten, die alle die gleiche Größe haben. Ich gehe mit Planeten, die die Hälfte der Masse der Erde haben (etwa 80% so groß wie die Erde). Planeten dieser Größe erfüllen definitiv die Kriterien für Bewohnbarkeit. Ich glaube, ich bin ein wenig nervös, dass die allerkleinsten Planeten in unserem gewählten Massenbereich grenzwertig bewohnbar sein könnten. Und wir wollen nicht mit einem System voller Mars enden!

Das folgende Diagramm zeigt schematisch, wie dies aussehen wird.

Unser erstes ultimatives Sonnensystem. Jede Umlaufbahn um den Stern (dicke graue Linie) enthält zwei Paare von Doppelerden in einer koorbitalen (trojanischen) Konfiguration. Der grün schattierte Bereich repräsentiert die bewohnbare Zone.

Wir können sechs stabile Umlaufbahnen in die bewohnbare Zone einbauen. Jede Umlaufbahn hat zwei Sätze von binären Erden. Dies sind erdgroße Planeten mit erdgroßen Monden. Jeder Doppelplanet befindet sich in einer trojanischen (co-orbitalen) Konfiguration mit einem anderen Doppelplaneten, die auf ihrer Umlaufbahn um den Stern um 60 Grad voneinander getrennt sind.

Sechs Umlaufbahnen. Zwei Doppelplaneten pro Umlaufbahn. Zwei Planeten pro Binärdatei. Das macht 24 bewohnbare Welten in einem einzigen System!

Wenn wir Sean Raymonds Ultimate Solar System 1 nehmen, gibt es 24 erdähnliche Planeten. Mehr als genug Platz, um Orte für Neun Nordische Reiche zu finden und fünfzehn andere erdähnliche Planeten für alles andere zur Verfügung zu haben. vielleicht ein Walhalla oder zwei?

In Anbetracht der Tatsache, dass sich ultimative Sonnensysteme wahrscheinlich nicht auf natürliche Weise bilden, aber da wir hier über die Heimat der Waren sprechen, zugegebenermaßen nur nordische Götter, können sie sich sicherlich auf ihre mysteriöse Weise bewegen, um genau die richtige Anzahl von Co- umkreisende Planeten, die sie für alle ihre Reiche benötigen, mit ein paar Reserven für ein gutes Maß.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, wenn der Stern nur im Bereich von 50% bis 70% der Sonnenmasse liegen muss, ein einzelner Stern der K-Klasse in der Lage sein sollte, die Rechnung zu füllen.

Danksagung: Diese Antwort wäre ohne die brillante und einfallsreiche Arbeit von Sean Raymond, einem professionellen Astrophysiker, nicht möglich. Seine Website sollte von allen guten Weltenbauern besucht werden, die interessante und exotische Sonnensysteme und Planeten bauen wollen.