Wo wird die Frostgrenze sein, wenn die Sonne zum Roten Riesen wird, und welche Auswirkungen hat sie auf das Sonnensystem?

Question

Wo wird die Frostgrenze sein, wenn die Sonne zum Roten Riesen wird, und welche Auswirkungen hat sie auf das Sonnensystem?

Kosmos
Die Sonne
roter Riese
Kuiper Gürtel
Planetenbildung
Sonnensystem-Evolution

Brooks Nelson

Soweit ich weiß, liegt die Frostgrenze derzeit bei etwa 5,2 AE und früher in der Entstehung des Sonnensystems bei 2,7 AE. Aber wenn die Sonne zu einem roten Riesen wird, sollte sich die Frostgrenze nach außen bewegen. Ich verstehe, dass die bewohnbare Zone sogar Jupiter und Saturn umfassen wird, was, wenn wir extrapolieren, bedeutet, dass die Frostgrenze weiter draußen wäre, möglicherweise in der Nähe der Umlaufbahn von Uranus oder Neptun.

Der andere Teil der Frage ist, welche Auswirkungen dies haben wird. Wenn sich ein Planet in der Nähe der Frostgrenze befindet, würde er möglicherweise an Masse zunehmen, wenn sich die rekondensierten flüchtigen Stoffe an der neuen Frostgrenze sammeln und in die Umlaufbahn des Planeten fallen. (Oder wird in oder aus dieser Umlaufbahn geschleudert.) Wenn es sich nicht in der Nähe eines Planeten befindet, würde ich denken, dass sich Materie und flüchtige Stoffe dort zu einem Planeten sammeln würden. Welches Kuipergürtel-Objekt auch immer nahe genug ist, es kann anfangen, an Masse zuzunehmen und sich schließlich zu einem Planeten zu verschmelzen, wenn es die Umlaufbahn um ihn herum freigibt.

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Benutzer123 · Answer 1

Die aktuelle Solarkonstante auf der Frostlinie ist gleich:

J_{C} = \frac{σ T_{C}^{4} \cdot 4 π R_{C}^{2}}{4 π R_{C}^{2}} = \frac{σ T_{C}^{4} R_{C}^{2}}{R_{C}^{2}}

$j_c=\frac{\sigma T_c^4 \cdot 4\pi r_c^2}{4\pi R_c^2}=\frac{\sigma T_c^4 r_c^2}{R_c^2}$ Wo

T_{c}

$T_c$ ist die aktuelle effektive Temperatur,

r_{c}

$r_c$ ist der aktuelle Radius von Sonne und

R_{c}

$R_c$ ist der aktuelle Abstand der Frostgrenze. Wir schreiben die Gleichung für die Sonnenkonstante auf die Frostlinie, wenn die Sonne ein roter Riese ist:

J = \frac{σ T^{4} R^{2}}{R^{2}}

$j=\frac{\sigma T^4 r^2}{R^2}$ Wir nehmen an, dass die Sonnenkonstante auf der Frostgrenze in allen Epochen gleich sein muss. Deshalb:

J_{C} = J

$j_c=j$

\frac{σ T_{C}^{4} R_{C}^{2}}{R_{C}^{2}} = \frac{σ T^{4} R^{2}}{R^{2}}

$\frac{\sigma T_c^4 r_c^2}{R_c^2}=\frac{\sigma T^4 r^2}{R^2}$

\frac{T_{C}^{2} R_{C}}{R_{C}} = \frac{T^{2} R}{R}

$\frac{T_c^2r_c}{R_c}=\frac{T^2r}{R}$

Die Daten:

$T_c=5778\rm\,K$
$r_c=7\cdot 10^8\rm\,m$
$R_c=5.2\rm\,AU$
$T\approx 3500\rm\,K$
$r\approx 1\rm\,AU=1.5\cdot10^{11}\rm\,m$

Wir können jetzt den Radius der Frostgrenze ausdrücken, $R$

R = {(\frac{T}{T_{C}})}^{2} \frac{R}{R_{C}} R_{C} = {(\frac{3500}{5778})}^{2} \frac{1.5 \cdot 10^{11}}{7 \cdot 10^{8}} 5.2 A U \approx 400 A U

$R=\left(\frac{T}{T_c}\right)^2 \frac{r}{r_c}R_c=\left(\frac{3500}{5778}\right)^2\frac{1.5\cdot10^{11}}{7\cdot10^8}5.2\rm\,AU\approx 400\rm\,AU$

Aber nein, die Kuipergürtel-Objekte werden nicht erwachsen. Das liegt daran, dass es bei Objekten auf der neuen Frostlinie keine Rekondensation gibt.

Wenn die aufgeheizten und ausgeblasenen flüchtigen Stoffe die neue Frostlinie passieren, können sie miteinander rekondensieren oder, was wahrscheinlicher ist, Staub, Gestein, Asteroiden und Zwergplaneten, warum sollten sie es nicht tun?
@BrooksNelson Die Gravitationskraft zwischen ihnen ist immer noch zu gering.
Würden die Wasserstoffbindungen der Wassermoleküle nicht aneinander und an anderen Polaritäten haften?
@BrooksNelson Die Wasserstoffbrücke ist bei einer kleinen Menge von Wassermolekülen nicht so stark (der Raum ist ziemlich leer).

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Brooks Nelson

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