Aus einem bestimmten Grund brauchte ich zwei bewohnbare ähnliche erdähnliche Planeten sehr nahe beieinander. Nach diversen Informationsbeschaffungen habe ich auf Doppelplaneten- und Gasriesenmonde verzichtet, weil die Gezeitenkräfte zu hoch wären. Schließlich bot sich eine Lösung an – Planeten um jeden von zwei sonnenähnlichen Doppelsternen.
Jetzt habe ich zwei ähnliche Planeten, die zwei ähnliche Sterne in einem Doppelsternsystem umkreisen, beide etwa 1 AE von ihrem eigenen Stern entfernt. In diesem Beitrag wurde nun beantwortet, dass mit Sternen, die bei ~ 100 AE kreisen, alles in Ordnung zu sein scheint. Aber mein Ziel ist es, die beiden Sterne näher zusammenzubringen, so nah wie möglich, ohne zu viel Chaos zu verursachen, idealerweise im Bereich von 25 bis 30 AU, würde aber gerne wissen, ob noch weniger möglich ist. Mein Hauptanliegen sind die Gezeitenkräfte, aber es könnte andere Faktoren geben, die ich nicht berücksichtige.
Wie nah können wir also zwei sonnenähnliche Sterne zusammenbringen, damit meine Planeten erdähnlich bleiben?
Ja, mir ist bewusst, dass die zweite Sonne in diesen Entfernungen sehr hell wäre, so hell, dass man sie tagsüber sehen könnte (z. B. bei 25 AE würden Sie 500 ~ 600 (24x24) erhalten) Mal weniger intensives Licht vom zweiten Stern als von dem Stern, den Sie umkreisen, was immer noch 800 mehr ist, als die Erde vom Mond bekommt). Das ist eine Ausnahme vom erdähnlichen Standard, die ich zuzugeben bereit bin.
Ich weiß nicht, warum Fabius Maximus denkt, dass die Gezeitenkräfte in einem Doppelplaneten oder einem bewohnbaren Mond eines Gasriesenplaneten zu stark wären.
Teil eins von zwei: Zwei bewohnbare Planeten, die denselben Stern umkreisen.
Aber wenn Fabius Maximus der Meinung ist, dass dies der Fall ist, wäre der nächste logische Schritt, zwei bewohnbare Planeten zu haben, die denselben Stern in unterschiedlichen Umlaufbahnen umkreisen, die nahe genug beieinander liegen, um beide in der bewohnbaren Zone ihres Sterns zu sein und ein ähnliches Klima zu haben.
In altmodischen Science-Fiction-Geschichten aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war es durchaus üblich, Venus, Erde und Mars als bewohnbare Planeten innerhalb der bewohnbaren Zone der Sonne darzustellen.
Moderne Astronomen glauben immer noch, dass es möglich ist, dass mehr als ein Planet in der bewohnbaren Zone eines Sterns umkreist und somit lebensfähige Temperaturen hat.
Natürlich wird sich von Zeit zu Zeit ein anderes Team von Wissenschaftlern zusammenschließen, um den inneren Rand oder den anderen Rand oder beides der bewohnbaren Zone der Sonne zu berechnen. Daher gibt es mehrere unterschiedliche Schätzungen der Größe der bewohnbaren Zone der Sonne.
In dieser Liste hier:
https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates 1
Es gibt einige sehr unterschiedliche Berechnungen über die Größe der bewohnbaren Zone der Sonne.
Hart et al. machten 1979 die engste Schätzung der bewohnbaren Zone der Sonne zwischen 0,95 AE und 1,01 AU. Diese Schätzung würde es sehr unwahrscheinlich machen, dass irgendein Stern zwei Planeten in seiner bewohnbaren Zone haben könnte.
Kasting et al. führten 1993 die am häufigsten verwendete Schätzung der habitablen Zone der Sonne durch, mit einer konservativen Zone zwischen 0,95 und 1,37 AE und einer optimistischen Zone zwischen 0,84 und 1,67 AE. Es wäre viel wahrscheinlicher, dass zwei Planeten in der konservativen Zone von Kasting kreisen als in der von Hart, und noch wahrscheinlicher für die optimistische bewohnbare Zone von Kasting.
Andere Schätzungen beziffern den inneren Rand der bewohnbaren Zone auf bis zu 0,38 AE (Zsom et al., 2013) und den äußeren Rand auf bis zu 10 AE (Pierrehumbert und Gaidos, 2011).
Astronomen haben Hunderte von Systemen mit mehr als einem Planeten entdeckt, und diese Systeme unterscheiden sich stark in ihrer Umlaufbahn und anderen Eigenschaften.
Die Umlaufbahnen von Kepler-70b & c sind nur durch etwa 0,0016 AE oder 240.000 Kilometer voneinander getrennt, und es ist möglich, dass zwischen ihnen ein dritter Planet kreist.
Die Umlaufbahnen von Kepler-36b und c sind durch einen größeren absoluten Abstand, aber einen kleineren relativen Abstand voneinander getrennt, wobei die Umlaufbahn von Kepler-36c nur 11 Prozent breiter ist als die von Kepler-36b.
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2
Der Stern TRAPPIST-1 hat vier potenziell bewohnbare Planeten in seiner bewohnbaren Zone, und sie umkreisen sehr nahe beieinander.
Die Bahnen des Planetensystems TRAPPIST-1 sind sehr flach und kompakt. Alle sieben Planeten von TRAPPIST-1 umkreisen viel näher als Merkur die Sonne. Mit Ausnahme von b kreisen sie weiter als die galiläischen Satelliten um Jupiter,[41] aber näher als die meisten anderen Jupitermonde. Der Abstand zwischen den Bahnen von b und c beträgt nur das 1,6-fache des Abstands zwischen Erde und Mond. Die Planeten sollten prominent am Himmel des jeweils anderen erscheinen, in einigen Fällen um ein Vielfaches größer erscheinen, als der Mond von der Erde aus erscheint.[40] Ein Jahr auf dem nächstgelegenen Planeten vergeht in nur 1,5 Erdentagen, während das Jahr des siebten Planeten in nur 18,8 Tagen vergeht.[38][35]
Die Umlaufbahn von TRAPPIST-1e ist nur 1.050.000 Kilometer breiter als die Umlaufbahn von TRAPPIST-1d.
Die Umlaufbahn von TRAPPIST-1f ist nur 1.380.000 Kilometer breiter als die Umlaufbahn von TRAPPIST-1e.
Die Umlaufbahn von TRAPPIST-1g ist nur 1.250.000 Kilometer breiter als die Umlaufbahn von TRAPPIST-1f.
https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1#Planetary_system 3
Die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne wird als 1 Astronomische Einheit oder AE definiert.
Wenn Sie den Stern in Ihrem Sonnensystem genau so leuchtend wie die Sonne machen, könnten Sie einen Ihrer bewohnbaren Planeten in einer Entfernung von 0,96 AE und den anderen in einer Entfernung von 1,0656 oder 1,070 AE platzieren. Der innere Planet würde etwas mehr Wärme von seinem Stern erhalten und der andere Planet würde etwas weniger Wärme von seinem Stern erhalten als die Erde von der Sonne. Die Umlaufbahnen der beiden Planeten würden etwa 16.170.000 Kilometer voneinander entfernt sein.
Teil zwei von zwei: Zwei bewohnbare Planeten, die zwei verschiedene Sterne im System umkreisen.
In einem Doppel- oder Doppelsternsystem gibt es zwei mögliche Umlaufbahnen für Planeten. Eine ist eine zirkumbinäre oder P-Typ-Umlaufbahn, bei der ein Planet beide Sterne umkreist. Die andere ist eine Umlaufbahn vom S-Typ, bei der ein Planet um einen der beiden Sterne kreist.
Da die Helligkeiten, Massen und Umlaufbahnen der beiden Sterne in einem Doppelstern stark variieren können, gibt es viele Doppelsternsysteme, in denen ein Planet keine stabile Umlaufbahn in der bewohnbaren Zone eines der beiden Sterne oder um beide haben kann. Aber es gibt viele andere binäre Systeme, in denen Planeten in einer bewohnbaren Zone stabile Umlaufbahnen haben können, entweder P-Typ oder S-Typ.
Das OP forderte ein binäres System mit zwei bewohnbaren Planeten in Umlaufbahnen vom Typ S, einen um jeden Stern. Das ist durchaus möglich. Es wurde beispielsweise berechnet, dass Planeten stabile Umlaufbahnen in Umlaufbahnen vom Typ S mit den bewohnbaren Zonen um Alpha Centauri A und Alpha Centauri B haben könnten.
Einer Liste zufolge beträgt der engste bekannte Abstand zwischen Sternen mit einem Planeten, der einen dieser Sterne umkreist, etwa 12 bis 17 AE, wobei ein Planet etwa 0,7 AE umkreist.
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 2
http://www.openexoplanetcatalogue.com/planet/OGLE-2013-BLG-0341L%20B%20b/ 4
http://ogle.astrouw.edu.pl/cont/4_main/epl/ogle_0341/ms.pdf 5
Meiner Meinung nach wäre es wahrscheinlich sicher, wenn die beiden Sterne im System eine nächste Annäherung von etwa 10 bis 20 AE hätten und jeder einen bewohnbaren Planeten hätte, der ihn mit etwa 1 AE umkreist, sowie andere Planeten vom Typ S umkreist jeden Stern und möglicherweise andere, nicht bewohnbare Planeten in P-Typ-Umlaufbahnen in großen Entfernungen von den beiden Sternen.
Und natürlich gibt es verschiedene wissenschaftliche Diskussionen darüber, welche Trennung der Sterne für langfristig stabile Planetenbahnen am besten ist.
https://arstechnica.com/science/2013/01/binary-star-systems-make-for-unstable-planets/ 6
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2005/16/aa0238-04.pdf 6
Ich glaube nicht, dass Gezeitenkräfte ein großes Problem darstellen würden. Unsere Sonne ist für ungefähr ein Drittel der auf der Erde zu spürenden Gezeitenkräfte verantwortlich, und wenn der andere Stern 25 AE entfernt ist, würde der nähere Planet davon 1/625 der Gezeitenkräfte erhalten. Es wird auch 1/625 der Wärme und des Lichts von der entfernteren Sonne empfangen als von der näheren; nicht genug, um das Klima signifikant zu verändern.
Es ist wahrscheinlich, dass beide Planeten in Umlaufbahnresonanz mit den Umlaufbahnen der Sterne umeinander stehen, da solche Umlaufbahnen eine größere Stabilität aufweisen. Zwei sonnengroße Sterne, die ihren gemeinsamen Schwerpunkt auf Kreisbahnen im Abstand von 25 AE umkreisen, haben eine Umlaufzeit von ca. 32.250 Tage oder ca. 88 Jahre. Da eure Planeten, um erdähnlich zu sein, Umlaufbahnen von fast einem Jahr haben müssen, gibt es viele verfügbare Resonanzen, einschließlich 1:88. Daher sehe ich keine größeren Probleme, wenn die Sonnen 25 AE voneinander entfernt sind.
Sie könnten sie wahrscheinlich noch näher haben, sagen wir bei 10 AE, oder ungefähr der doppelten Entfernung zwischen Sonne und Jupiter. Gezeitenkräfte und Sonneneinstrahlung des weiter entfernten Sterns betragen dann 1/100 derjenigen des näheren Sterns; noch ziemlich vernachlässigbar. Die Umlaufzeit der beiden Sterne beträgt dann ca. 8.150 Tage oder ca. 22 Jahre, und Sie können eine Bahnresonanz von zB 1:22 haben.
Nun, wenn Sie zwei erdähnliche Planeten wollen, die extrem nahe beieinander liegen, wäre die beste Lösung, sie beide nur einen Mutterstern in Umlaufbahnen in unterschiedlichen Entfernungen umkreisen zu lassen. Wenn Sie sich dieses Diagramm ansehen, befindet sich die Erde tatsächlich am nahen Ende der bewohnbaren Zone unserer Sonne ( https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#/media/File:Diagram_of_different_habitable_zone_regions_by_Chester_Harman.jpg )
Es wäre denkbar, dass zwei Planeten um einen sonnenähnlichen Stern Umlaufbahnen von 1 AE und 1,2 AE haben und beide sehr erdähnlich sind, auf stabilen Umlaufbahnen relativ zueinander und für einen Großteil ihrer Umlaufbahnen ziemlich nahe beieinander liegen. Vielleicht möchten Sie diesen einfachen, wenn auch ziemlich einfachen Ansatz in Betracht ziehen.
Ich glaube nicht, dass es möglich ist, eine genaue Antwort auf diese Frage zu geben, da es keine praktikable allgemeine Lösung für das 3-Körper-Problem gibt. Bei nicht-zirkumbinären S-Typ-Planeten (solche, die einen einzelnen Stern in einem binären System umkreisen und nicht P-Typ-Zirkumbinärplaneten, die beide Sterne umkreisen) wurde jedoch vorgeschlagen, dass die Umlaufbahn des Planeten mindestens fünfmal näher an einem Stern sein sollte als der andere befindet sich in einer stabilen Umlaufbahn.
Ich schlage vor, es 10 Mal näher zu machen, um auf der sicheren Seite zu sein. Wenn also der Abstand zwischen Stern A und Stern B 10 AE beträgt, kann der Abstand zwischen jedem Planeten und seinem Mutterstern 1 AE betragen. Wahrscheinlich ist es am besten sicherzustellen, dass sowohl Sterne als auch Planeten nahezu kreisförmige Umlaufbahnen haben, jede signifikante Exzentrizität würde bedeuten, dass die Sterne weiter voneinander entfernt sein müssten.
Mit Dank an @userLTK für die Hilfe vom Astronomy Stack Exchange
Slarty
Weihnachtsschnee
Stefan Balzarotti