Wie würde das Leben auf der Erde aussehen, wenn die Sonne durch zwei blaue Riesen ersetzt würde?

Blaue Überriesen sind massiv. Wirklich, wirklich massiv – bis zu dutzendfacher Sonnenmasse. Sie sind auch extrem heiß, groß und leuchtend. Sie leben viel kürzer als Sterne wie die Sonne und können spektakulär sterben. All dies bedeutet, dass sie keine großartigen Sterne sind, um bewohnbare Planeten zu beherbergen.

Die Leuchtkraft der Sonne liegt in der Größenordnung von$10^{26}$Watt - eine unglaubliche Menge (denken Sie daran im Vergleich zu einer Glühbirne)! Aber das ist nichts im Vergleich zu einem blauen Überriesen. Rigel A hat eine 120.000-fache Leuchtkraft! Mal sehen, ob wir die Effekte der Sonne replizieren können, indem wir die stellare Flussdichte vergleichen . Der Fluss$F$von einem Stern in einem Radius$r$ist

Ein binäres System blauer Überriesen ist UW Canis Majoris mit den Spektraltypen O7.5 und O9.7. Ihre kombinierte Leuchtkraft beträgt ungefähr 260.000 Sonnenleuchtkräfte, und sie umkreisen nahe beieinander, wahrscheinlich bei etwa 0,16 AE. Daher sollte ihre zirkumstellare bewohnbare Zone mit der von Rigel vergleichbar sein; Sie können nicht näher als etwa 350 AE umkreisen und haben immer noch einen bewohnbaren Planeten.

Legen Sie die Erde um die zentralen blauen Überriesen im System und die Dinge werden interessant. Es wird das 120.000-fache des Flusses erhalten, den es von der Sonne erhält, also wird es heiß sein. Um das ins rechte Licht zu rücken, müsste die Erde etwa 0,00288 AE von der Sonne entfernt sein, um diese Art von Wärme aufzunehmen. Ich würde erwarten, dass die Temperaturen - na ja, wahrscheinlich viele hundert Grad betragen, egal welche Skala Sie verwenden. Leben an der Oberfläche ist ausgeschlossen.

Alles Leben muss unterirdisch sein. Sogar den Extremophilen wird es ziemlich warm werden. Es wird kein Wasser geben, also ist unterirdisches Leben unsere einzige Option. Ich bezweifle, dass etwas Größeres als kleine Bakterien eine Chance hätte. Sogar so etwas wie ein Wurm hätte bei einer Supernova eine Chance für eine Wellhornschnecke. Oh, und das setzt voraus, dass sich um diese Sterne ein so kleiner Planet bilden könnte (ich würde nicht darauf wetten) und dass sich Leben schnell genug entwickeln könnte.

Sie haben hier nur zwei stabile Orbitaloptionen:

• Die Erde umkreist einen der blauen Sterne, und der andere ist weit entfernt. Der Tag/Nacht-Zyklus mit dem Hauptstern ist klassisch, aber der zweite wird in manchen Nächten und vielleicht sogar tagsüber sichtbar sein. Abhängig von der Jahreszeit könnte es eine Jahreszeit mit hellen Nächten, eine Jahreszeit mit dunklen Nächten und zwei Jahreszeiten dazwischen geben.
• Die Erde umkreist das Baryzentrum beider Sterne. Sie sehen beide Sterne immer sehr nah am Himmel, außer wenn sie am Horizont nach unten oder oben gehen. Sie haben einen ausgeglichenen Tag-Nacht-Zyklus, abhängig von der Umlaufgeschwindigkeit und der Planetenrotation.

In beiden Fällen sind Sterne sehr hell und senden starke Strahlungen aus, was einen hohen Druck auf die Lebensformen ausübt. Arten vermeiden direkte Sonneneinstrahlung und entwickeln spezielle Schutzmechanismen, wie ADN-Mehrfachrepliken. Im unwahrscheinlichen Fall eines von den Gezeiten eingeschlossenen Planeten wird das Dämmerungsgebiet ein interessanter Ort mit geringerer Exposition, aber genügend Energie sein.

Jetzt haben wir ein Problem bezüglich der Lebensdauer von blauen Sternen. Unsere Erde ist 4,6 Milliarden Jahre alt. Einfache Zellen erschienen 1 Milliarde Jahre später, dicht gefolgt (na ja, nur 200 Millionen Jahre) von Cyanobakterien, die den Tag beherrschten. 1,5 Milliarden Jahre später tauchte mehrzelliges Leben auf. Es ist unwahrscheinlich, dass ein blauer Stern so lange bleibt, also sind Ihre Lebensformen wahrscheinlich sehr primitiv.

Nun, die absolute Helligkeit von Rigel aus Wikipedia beträgt -7,92 +/- 0,28, verglichen mit der absoluten Helligkeit der Sonne von 4,83. Am Himmel hätte es eine scheinbare Helligkeit von -26,74 - 4,83 - 7,92 (+/- 0,28), dies ist eine durchschnittliche visuelle Helligkeit von -41,29.

Je 5 Größenordnungen niedriger ist eine 100-fache Steigerung der Intensität, was bedeutet, dass Rigel Ihnen zwischen 97.000 und 163.000 mal die Leistung der Sonne mit einem Durchschnitt von 126.000 x geben würde.

Wenn Sie das vierte Potenzgesetz für Strahlung und Oberflächentemperatur der Erde bei 300 K an einem warmen Tag verwenden, erhalten Sie einen Temperaturbereich von 5000 bis 5800 Grad C. In der Praxis hat Rigel mehr Schwerkraft als die Sonne, in die es hineingezogen würde eine engere Umlaufbahn.

Wie nahe würde die Erde Rigel mit 21 Sonnenmassen umkreisen, wenn der Erde kein Schub gegeben würde und die Sonne plötzlich durch Rigel ersetzt würde?

Wir definieren M als Sonnenmasse, r als 1 AE, m als Erdmasse und G als Gravitationskonstante.

Von http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Mechanics/Gravitation/text/Kinetic_energy_in_orbit/index.html

Die Gesamtenergie in einer stabilen Umlaufbahn GPE ist -GMm/r unter der Annahme, dass eine Energie 0 in einer theoretischen unendlichen Entfernung entfernt ist, was erfordern würde, dass keine Rotationsgeschwindigkeit nicht eingezogen wird. KE wird als GMm/2r angegeben, was eine Gesamtenergie ergibt von -GMm/2r. Dies würde 2KE + GPE = 0 für eine stabile Umlaufbahn bedeuten.

Da wir nur an Verhältnissen interessiert sind, werden wir nicht in Basiseinheiten umrechnen. Mit Rigel von 21M ist GPE anfänglich -21GMm/r und KE ist anfänglich GMm/2r auf seiner ursprünglichen Umlaufbahn um die Sonne, bevor es beginnt, nach innen in Richtung des größeren und schwereren Rigel zu beschleunigen.

Wenn die Erde nach innen fällt, gewinnt sie KE und verliert GPE in gleichen Mengen.

$\text{GPE loss} = -21\,\frac{\text{GMm}}{r} + 21\,\frac{\,\text{GMm}}{R}$,

So$\text{New KE} = \frac{\text{GMm}}{2r} - 21\frac{\text{GMm}}{r} + 21\frac{\text{GMm}}{R}$.

$\text{New GPE} = -21\frac{\text{GMm}}{R}$

Jetzt müssen wir R so finden, dass$2 \cdot \text{New KE} + \text{New GPE} = 0$

$2 \cdot (\frac{\text{GMm}}{2r} - 21\frac{\text{GMm}}{r} + 21\frac{\text{GMm}}{R}) - 21\frac{\text{GMm}}{R}) = 0$

Wir können G, M und m ausmultiplizieren, um leichter folgen zu können.

$2 \cdot (\frac{1}{2r} - \frac{21}{r} + \frac{21}{R}) - \frac{21}{R} = 0$

$2 \cdot (0.5/r - 21/r + 21/R) - 21/R = 0$

$\frac{1}{r} - \frac{42}{r} + \frac{42}{R} - \frac{21}{R} = 0$

$\frac{-41}{r} + \frac{21}{R} = 0$

was macht$R = \frac{21}{41r}$das sind 0,512 AU.

Dies erhöht die auf die Erde treffende Flussdichte um fast das 4-fache und die Oberflächentemperaturen um das 1,4-fache, wenn man einen konstanten Strahlungswärmeverlust für die Erde annimmt. Dadurch würden die Oberflächentemperaturen auf 7100 - 8200 Grad Celsius steigen.

In der Praxis würde es wahrscheinlich eine Art elliptische Umlaufbahn bilden, sich näher und weiter davon entfernen und zwischen 1 AE, wo es begann, und einem Wert variieren, bei dem die Gesamtenergie gleich war, aber kinetische Energie genug, um es wieder auf 1 AU zu schleudern . Wenn jemand anderes dies berechnen möchte, gehen Sie vor.

Beide Szenarien würden die Erde mehr als kochen, sie weißglühen lassen und vielleicht sogar in den Weltraum verdampfen!

Apropos blaue Sterne, die nicht lange genug leben: Wie sieht es mit blauen Nachzüglern aus ? Das passt zu Multi-Star-Systemen und eröffnet noch exotischere Features.