Längstmögliche Sonnenfinsternis im Doppelsternsystem

KURZE ANTWORT Sie müssen wahrscheinlich dafür sorgen, dass das System einen weißen Zwergstern enthält, der von einem Gasriesenplaneten umkreist wird, und von einem erdähnlichen Planeten, der nur geringfügig weiter als der Gasriesenplanet umkreist. Aufgrund der extremen Unwahrscheinlichkeit, dass Planeten in der bewohnbaren Zone eines Weißen Zwergs überleben, müsste dieses Sternensystem wahrscheinlich aus irgendeinem Grund von hochentwickelten Außerirdischen geschaffen worden sein.

LANGE ANTWORT erklärt die Argumentation.

Ich würde vorschlagen, dass Sie den kleinen hellen Stern so klein wie möglich machen und den größeren schwächeren Stern durch einen Gasriesenplaneten oder einen Braunen Zwerg mit einem viel größeren Radius ersetzen.

Wenn also der Riesenplanet oder Braune Zwerg breiter als der Stern ist, wird sein Schatten mit zunehmender Entfernung vom Stern immer größer und größer. Und wenn Sie den Riesenplaneten oder Braunen Zwerg sehr nah an den Stern bringen, kann der Schatten des dunklen Objekts im Vergleich zu den Durchmessern des Sterns und des dunklen Objekts einen erheblichen Prozentsatz der Umlaufbahn aller weiter außen kreisenden Planeten bedecken - a Prozent, der dem Durchmesser des Planeten oder Braunen Zwergs im Vergleich zu seiner eigenen Umlaufbahn entspricht.

Wenn der zu verfinsternde Planet in genau derselben Bahnebene wie der innere Planet umkreist, sollte die Länge seiner Finsternisse den gleichen Prozentsatz seiner Umlaufbahn haben wie der Durchmesser des inneren Planeten oder Braunen Zwergs von seiner eigenen Umlaufbahn.

Wenn der Gasriese oder Braune Zwerg einen Durchmesser von 0,5 Prozent seines Umlaufbahnumfangs hat, sollte sein Schatten 0,5 Prozent des Umlaufbahnumfangs des äußeren Planeten betragen, der somit 0,5 Prozent seines Jahres verfinstert wäre.

Wenn also Ihre Sonnenfinsternis durch den inneren Planeten oder Braunen Zwerg beispielsweise fünf Erdentage dauert und beispielsweise 0,5 Prozent des Jahres des äußeren Planeten ausmacht, würde die Gesamtlänge des Jahres des äußeren Planeten 1.000 Erdentage oder etwa 2,737 Erden betragen Jahre.

Aber das setzt voraus, dass der innere Planet oder Braune Zwerg bewegungslos ist und sich nur der äußere Planet bewegt.

Wenn andererseits der innere Planet oder Braune Zwerg den Stern umkreist und der äußere Planet bewegungslos ist, müsste die Sonnenfinsternis 0,5 Prozent des Jahres des inneren Planeten dauern. Damit die Sonnenfinsternis beispielsweise fünf Erdentage dauert, müsste das Jahr des inneren Planeten oder Braunen Zwergs 1.000 Erdentage oder etwa 2,737 Erdenjahre lang sein.

Aber beide Berechnungen sind falsch, denn sowohl der innere Planet oder Braune Zwerg als auch der äußere Planet müssen sich in einer Umlaufbahn um den Stern bewegen, um nicht hineinzufallen.

Da sich der innere Planet schneller bewegen muss als der äußere Planet, holt der innere Planet den äußeren Planeten ein und verdunkelt ihn für eine Weile, bevor er ihm vorauszieht.

Damit eine Sonnenfinsternis eines Planeten durch einen inneren Planeten so lange wie möglich andauert, müssen die beiden Umlaufbahnen so nahe wie möglich sein, um die relativen Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Planeten so nah wie möglich zu machen.

Da die Planeten in unserem Sonnensystem absolut und relativ weit voneinander entfernte Umlaufbahnen haben, hat jeder Planet in unserem Sonnensystem eine wesentlich breitere Umlaufbahn und eine langsamere Geschwindigkeit als der nächstinnerste Planet. So wird jeder Planet im Orbit überholt und in kurzer Zeit vom nächstinnersten Planeten passiert.

Astronomen gingen immer davon aus, dass dies in anderen Sternensystemen die Regel sein würde, bis Exoplaneten entdeckt wurden und sich herausstellte, dass sich viele Sonnensysteme stark von unserem unterscheiden, einschließlich einiger Sternensysteme, in denen die Planeten sowohl relativ als auch absolut sehr nahe beieinander kreisen.

Der kleinste absolute Unterschied zwischen zwei Exoplanetenbahnen besteht zwischen Kepler-70b und Kepler-70c. Kepler-70c umkreist nur 0,0016 Astronomische Einheiten oder etwa 240.000 Kilometer oder etwa 149.129 Meilen weiter von Kepler-70 entfernt als Kepler-70b.

Der kleinste relative Unterschied zwischen zwei Exoplanetenbahnen besteht zwischen Kepler-36b und Kepler-36c. Kepler-36c umkreist Kepler-36 nur 11 Prozent oder 0,013 Astronomische Einheiten oder etwa 1.944.772,3 Kilometer oder etwa 1.208.425 Meilen weiter entfernt von Kepler-36 als Kepler-36b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 1

Wenn also Planet c 11 Prozent weiter von seinem Stern entfernt kreist als Planet b, sollte seine relative Umlaufgeschwindigkeit leicht zu berechnen sein. Ich glaube, die relativen Umlaufgeschwindigkeiten der Planeten b und c wären proportional zum quadratischen Weg einer Konstanten dividiert durch die Radien ihrer Umlaufbahnen, und wenn der Umlaufradius von Planet b 1,00 und der von Planet c 1,11 beträgt, ihr relativer Orbitalgeschwindigkeiten sollten im Verhältnis von 1,00 und 0,949 liegen, wenn meine Berechnungen korrekt sind.

Damit der helle Stern im System einen sehr kleinen Durchmesser hat, deutlich kleiner als ein Gasriesenplanet oder ein Brauner Zwerg, muss es sich um einen sehr schwachen Roten Zwerg handeln.

Der dunkelste rote Zwergstern, den ich kenne und in dessen habitabler Zone Planeten kreisen, ist TRAPPIST-1, ein Spektraltyp M8V oder M8.2V. TRAPPIST-1 hat einen Radius von 0,121 plus oder minus 0,003 dem der Sonne. Die Sonne hat einen Äquatorradius von etwa 695.000 Kilometern und damit einen Durchmesser von etwa 1.390.000 Kilometern. So soll TRAPPIST-1 einen Radius von etwa 84.095 Kilometern und damit einen Durchmesser von 168.190 Kilometern haben.

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 2

Der größte Planet unseres Sonnensystems, Jupiter, hat einen Äquatorradius von 71.492 Kilometern und damit einen Äquatordurchmesser von 149.984 Kilometern. Wenn also Jupiter TRAPPIST-1 umkreisen würde, wäre sein Schatten ein Kegel, der sich zu einer Spitze verjüngt, aber er würde dies sehr langsam tun.

Wenn ein Gasriesenplanet etwas massiver als Jupiter wäre, wäre er ein bisschen größer als Jupiter. Aber einen Gasriesen viel größer als Jupiter zu machen, würde ihn kleiner und dichter als Jupiter machen. Jupiter ist nahezu die größtmögliche Größe für einen Gasriesenplaneten.

Das heißt, Jupiter ist fast die größtmögliche Größe für einen kalten Gasriesenplaneten, der seinen Stern weit entfernt umkreist. Astronomen haben viele "heiße Jupiter" entdeckt, Gasriesenplaneten, die nahe genug an ihren Sternen kreisen, um so viel Strahlung wie die Erde zu empfangen, oder sogar viel näher an ihren Sternen, nahe genug, um Temperaturen zu haben, die viel heißer als die der Erde sind. Und die hohen Temperaturen einiger "heißer Jupiter" lassen ihre Gase expandieren und den Durchmesser dieser Planeten anschwellen.

Die Liste der größten Exoplaneten umfasst mehrere, die den zwei-, drei- oder vierfachen Radius des Jupiters haben. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_exoplanets 3

Aber wenn Ihr verfinsterter Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns umkreist und wenn der Gasriesenplanet, der ihn verfinstert, eine Umlaufbahn von nahezu identischer Größe haben muss, damit die Verfinsterungen so lange wie möglich andauern, der Gasriese Planet sollte nur geringfügig heißer sein als der bewohnbare äußere Planet und daher durch Hitze nicht stark angeschwollen sein.

Braune Zwerge sind Objekte, die massereicher als Gasriesen und weniger massereich als Sterne sind, mit Massen, die vom etwa 13-fachen des Jupiter bis zum etwa 75- bis 80-fachen des Jupiter reichen. Aufgrund ihrer größeren Masse sind Braune Zwerge um ein Vielfaches so dicht wie Jupiter und haben daher ähnliche Durchmesser, werden aber selten viel größer.

https://en.wikipedia.org/wiki/Brown_dwarf#Superlative_brown_dwarfs 4

Daher sollte der Radius des roten Zwergsterns verringert werden, um ihn noch kleiner und dunkler als TRAPPIST-1 zu machen.

Der Stern EBLM J0555-57Ab hat einen Radius von etwa 0,84 Jupiter, also etwa 60.0853 Kilometer, und einen Durchmesser von etwa 120.106,5 Kilometer, kleiner als ein Gasriesenplanet von der Größe des Jupiter.

https://en.wikipedia.org/wiki/EBLM_J0555-57 5

Möglicherweise könnte der rote Zwergstern durch einen weißen Zwergstern ersetzt werden.

Der kleinste weiße Zwergstern ist als GRW +70 8247 aufgeführt, mit einem Radius von 0,005 dem der Sonne.

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

GRW +70 8247 hat einen Radius von etwa 3.478,5 Kilometern oder einen Durchmesser von 6.957 Kilometern und ist damit kleiner als Jupiter und sogar kleiner als alle Planeten in unserem Sonnensystem mit Ausnahme von Mars und Merkur. Ein jupitergroßer oder sogar erdgroßer Planet, der einen weißen Zwergstern der Größe GRW +70 8247 umkreist, würde also einen Schatten werfen, der mit zunehmender Entfernung vom Planeten immer breiter wird.

Natürlich müssen wahrscheinlich hochentwickelte und mächtige Außerirdische dieses Sternensystem zusammenbauen, indem sie die inneren und äußeren Planeten von anderen Sternensystemen einbringen, um diesen Stern zu umkreisen, da es für Planeten, insbesondere einen bewohnbaren Planeten, ungewöhnlich wäre, auf natürliche Weise um einen zu kreisen Weißer Zwergstern.

PS siehe meine Antwort hier: Was sind die Tag- und Nachtschwankungen für einen Mond, der einen Planeten von der Größe des Jupiter umkreist? 7