Massive Objekte jenseits der Frostgrenze sind wahrscheinlich Riesenplaneten.

Lassen Sie uns über die Frostgrenze sprechen , die Sie hilfreich angegeben haben (3,94 AU). Für alle, die mit dem Begriff nicht vertraut sind, ist die Frostgrenze die Entfernung, jenseits derer - im protoplanetaren Nebel, während sich das System noch bildete - schwere Elemente, die wir als flüchtige Stoffe bezeichnen , zu festen Körnern kondensieren könnten. Diese kleinen Feststoffbrocken konnten sich dann zu größeren Konglomeraten zusammenballen, was wiederum die Bildung größerer Planetesimale ermöglichte. Dies wiederum förderte die Entstehung von Riesenplaneten.

Das Gleiche passiert nicht innerhalb der Frostgrenze, was bedeutet, dass sich kleinere Protoplaneten gebildet haben und ihr Wachstum begrenzt war. Sie würden schließlich die kleineren, weniger massereichen terrestrischen Planeten werden. Es gibt einige Ausnahmen von der Regel; Heiße Jupiter sind riesige Exoplaneten, die ihre Muttersterne extrem nahe umkreisen. Diese Riesenplaneten sind jedoch wahrscheinlich durch Planetenmigration an ihre gegenwärtigen Standorte gewandert , was auf verschiedene Weise geschehen sein könnte:

• Durch Wechselwirkungen mit der protoplanetaren Scheibe
• Durch Wechselwirkungen (Streuung) mit anderen Planeten und Protoplaneten
• Durch Wechselwirkungen mit Gas in der Nähe

Das System hier hat 12 Planeten - mehr als jedes bekannte Planetensystem. Ich halte es für unwahrscheinlich, dass Riesenplaneten stabil nach innen gewandert sind, ohne das System zu stören. Unter der Annahme, dass sich Riesenplaneten nur jenseits der Frostgrenze bilden können, schließen wir daraus, dass die inneren Planeten (1-7) terrestrisch sind.

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Berechnung der Frostgrenze

Der Radius der Frostlinie ändert sich mit der Zeit und nimmt zu, wenn der Stern leuchtender wird. Zum Beispiel glaube ich, dass die aktuelle Frostgrenze der Sonne bei etwa 5 AE liegt, während sie bei der Entstehung des Sonnensystems bei etwa 3 AE lag. Der Fluss von einem Stern fällt ab als$r^{-2}$, also würde ich argumentieren, dass die Beziehung zwischen dem Radius der Frostgrenze und der Leuchtkraft des Sterns so gehen sollte

$$r_f=r_{f,\odot}\left(\frac{L_*}{L_{\odot}}\right)^{1/2}$$ wo$r_{f,\odot}$ist der Frostlinienradius des Sonnensystems und$L_*$ist die Leuchtkraft des Sterns. Ich dachte, ich hätte eine solche Formel in Hayashi (1981) gefunden , aber im Nachhinein kann ich sie nicht finden.

Nun, das hast du gesagt$L_*\approx0.67L_{\odot}$, so finden wir zum jetzigen Zeitpunkt ,$r_f\approx2.2\text{ AU}$- viel weniger als Ihr Wert von 3,94 AU. Außerdem wäre der junge Stern noch weniger leuchtend gewesen als die Sonne. Ein Wert von vielleicht 1,5-1,75 AE ist realistischer, was bedeutet, dass nur die Planeten 1-4 terrestrisch wären.

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Stellare Parameter

Ich möchte auch eine Art Realitätscheck Ihres Sterns machen. Sterne sind ziemlich gute schwarze Körper , was ein thermodynamischer Begriff ist, der beschreibt, wie sie Strahlung absorbieren und ausstrahlen. Wir können das sogenannte Stefan-Boltzmann-Gesetz verwenden, um die Leuchtkraft eines Sterns zu berechnen, wenn wir seinen Radius kennen ($R_*$) und Temperatur ($T_*$) unter Verwendung der Stefan-Boltzmann-Konstante,$\sigma$:

$$L_*=4\pi\sigma R^2T^4$$ Wenn ich Ihre Parameter für Radius und Temperatur einfüge, finde ich das für Ihren Stern,$L_*\approx3.88L_{\odot}$- viel größer als Sie berechnet haben. Ich würde empfehlen, die Oberflächentemperatur auf etwa 4.000 K zu reduzieren und den Radius entsprechend zu verringern, um die gewünschte Leuchtkraft zu erreichen. Dies würde ihn zu einem Hauptreihenstern vom Typ K machen .

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Orbitale Resonanzen

Das größte uns bekannte Exoplanetensystem ist Kepler-90 mit 8 Planeten. Er ist ziemlich kompakt, da alle 8 Planeten innerhalb von 1,01 AE vom Mutterstern entfernt sind. Ich möchte anmerken, dass einige der Planeten in stabile Orbitalresonanzen gefallen sind . Im Wesentlichen stehen einige ihrer Umlaufbahnen in ganzzahligen Verhältnissen zueinander. Wir sehen dasselbe in einigen der Monde in unserem Sonnensystem. In dem großen und komplexen System, das Sie beschreiben, würde ich auch erwarten, dass einige der Planeten in Umlaufbahnresonanzen sind. Wenn es Ihnen wichtig genug ist, einige stabile zu berechnen, können Sie dies tun (beachten Sie, dass nicht alle Resonanzen stabil sind).

Außerdem möchte ich zum Thema Kepler-90 erwähnen, dass die äußeren beiden Planeten tatsächlich Riesenplaneten sind und wahrscheinlich innerhalb der Frostgrenze liegen. Das ist eine interessante Wendung; vielleicht ist die Migration von Riesenplaneten tatsächlich möglich. Es ist jedoch auch möglich, dass Kepler-90 in seiner Vergangenheit deutlich schwächer war oder dass die Migration dieser beiden Planeten zur Streuung anderer ehemaliger Planeten führte, die jetzt verschwunden sind. Wir wissen es nicht genau.