¿Cómo afectaría una nebulosa planetaria a un planeta?

Digamos que tengo un sistema estelar binario. El planeta está orbitando la estrella más pequeña similar al Sol a 1 UA, la misma distancia entre la Tierra y el Sol.

La otra estrella se encuentra a unas 50-100 UA de la estrella Sol. Esta segunda estrella es 2-3 veces más masiva. Se quedará sin combustible antes que la estrella más pequeña. Puede tomar menos de 500 millones de años, pero no sé exactamente cuánto tiempo se supone que tomará.

Cuando eso sucede, se supone que una estrella de tamaño mediano se convierte en una gigante roja y luego en una nebulosa planetaria. He leído que la temperatura dentro de la nebulosa podría llegar a ser bastante alta (varios miles de grados) y abarcaría todo el sistema estelar.

Sé que la vida no podría sobrevivir a ese evento, pero no sé qué le sucedería al planeta a esa distancia.

Algunas preguntas:

  1. ¿Se destruiría el planeta en el proceso?
  2. ¿Podría el planeta perder sus satélites?
  3. ¿Podría esto cambiar la órbita del planeta?
  4. ¿Tiene un impacto en la otra estrella?

Respuestas (2)

Estas son conjeturas más informadas (no he hecho todos los cálculos), pero...

  1. ¿Será destruido el planeta? Probablemente no. Dado que las nebulosas tienen densidades que oscilan entre 100 y 10 000 partículas por centímetro cúbico , no serán lo suficientemente masivas como para desintegrar el planeta. Esto es a pesar del hecho de que están ardiendo a unos pocos kilómetros por segundo , y el planeta se derretirá.
  2. ¿Perderá el planeta sus satélites? Depende de su tamaño, pero probablemente no. La densidad de una nebulosa es unas miles de veces más delgada que la atmósfera terrestre, por lo que es probable que no desvíe demasiado las cosas.
  3. ¿Podría este cambio afectar la órbita del planeta? Sí, pero no estoy seguro de cuánto. Depende de cuán masivas sean las estrellas/planetas, cómo estén configuradas, etc.
  4. ¿Impacta a la otra estrella? Sí. Ahora hay mucha materia dando vueltas que puede om nom nom y ganar más masa. Según los materiales que se expulsan y la composición de la estrella, la nebulosa puede cambiar el color de la estrella o prolongar su vida.

TL;DR

Para resumir, el planeta perderá su atmósfera y parte de su corteza, pero la mayor parte permanecerá intacta, incluso en el peor de los casos. Ese debería ser el principal efecto con el que tendrías que lidiar.

Propiedades de la nebulosa

Repasemos algunas características clave de las nebulosas planetarias :

  • Densidad: 10 2 a 10 6 partículas/cm 3
  • Tasa de expansión: 10 km/s
  • La temperatura: 10000 k

Las estrellas centrales son extremadamente calientes (20 000 a 200 000 K) y luminosas; su emisión máxima es probable en longitudes de onda ultravioleta, demasiado cortas para que las vea el ojo humano. Esto también significa que cada fotón es más energético que un fotón emitido por el Sol, en promedio. Eso no es fantástico para una capa de ozono. Sospecho que habría pérdida atmosférica en el planeta que orbita alrededor de la estrella compañera, aunque a una distancia de 100 UA, esto podría ser mínimo.

Ablación

Los vientos estelares y los flujos de salida tienden a tener efectos negativos en los planetas cercanos. Por ejemplo, algunos Júpiter calientes pueden perder sus atmósferas y convertirse en planetas ctónicos , gracias a la intensa radiación de sus estrellas madre. Lo mismo debería suceder aquí, y tenga en cuenta que el viento de la estrella central probablemente sea mucho mayor que la tasa de expansión de la nebulosa.

For planets close enough to the central star, they will gradually be ablated, and have their atmospheres stripped away. This is one place where I disagree with PipperChip's otherwise awesome answer. It's thought that planets with small enough orbits may even form large tails, thanks again to the ionizing radiation. In short, yes, for the relatively brief duration of the planetary nebula (tens of thousands of years, perhaps), the planet could be stripped away, depending on how close it is. It depends on the binary separation.

The planetary mass-loss rate is

METRO ˙ = 1.05 × 10 11 ( L 5000 L ) 1 / 2 ( R pags 3 × 10 4  kilómetros ) 3 / 2 ( a 20  Australia ) 1 METRO j  año 1
dónde L es la luminosidad de la estrella, R pags es el radio del planeta, y a es su semieje mayor. Aquí, para un planeta similar a la Tierra, R pags = 6371  kilómetros y a 50  Australia , en la configuración del peor de los casos. Tal vez podamos suponer que L 10000  k . Por lo tanto, vemos que METRO ˙ 1.13 × 10 12 METRO j  año 1 , o METRO ˙ 3.61 × 10 10 METRO  año 1 . Suponiendo que la nebulosa planetaria se disperse después de unos 10.000 años, un planeta similar a la Tierra perderá el 0,00000361 % de su masa, lo suficiente como para robarle su atmósfera y parte de su corteza.

Now, the planet will already have been bombarded by stellar winds during the red giant and asymptotic giant branch (AGB) phases of the companion star's life, meaning that it will have gained mass - and possibly already had its atmosphere stripped by the AGB star's strong wind. Depending on the outcome of that particular evolutionary stage, the planet will have accreted

M acc = 2.62 × 10 9 ( R pags 3 × 10 4  kilómetros ) 2 ( a 20  Australia ) 2 ( METRO norte METRO ) METRO j
dónde METRO norte es la masa de la nebulosa. Por lo mismo R pags y a , y suponiendo METRO norte = METRO (típico para una estrella de mayor masa), obtenemos METRO cuenta = 6.00 × 10 9 METRO - Resulta que mucho menos de lo que se perderá. Por lo tanto, la mayor parte de la masa perdida implicará materia normal presente en el planeta antes de la fase AGB.

Morfología de la nebulosa

Planetary nebulae are not always uniform, but come in a variety of shapes, including spheres (Abell 39), distorted spheroids (Helix Nebula), and bipolar lobes (M2-9). Spherical symmetry, as in the case of Abell 39, might not be great, but a bipolar nebula could be a lot better for the planet. If the axis was pointed perpendicular to the orbital plane of the other star, there is a chance the companion star (and by extension the planet) would be spared the brunt of the nebula's side effects. One problem, of course, is that bipolar nebulae exhibit strong stellar winds, which energize the particles, but those would be then directed away from the orbital plane of the planet.

I was hoping to get some actual data on this, but even in the years since this question was asked, we don't have any examples of planets in planetary nebulae, and only a small number of binary systems. A few dozen planetary nebulae have been shown to harbor binary stars as of 2011, and that figure likely hasn't risen by much since then.

Sin embargo, se han realizado muchos esfuerzos para modelar cómo un compañero binario afectaría la morfología de una nebulosa planetaria, y poco a poco se está entendiendo. En particular, un sistema estelar binario dentro de una nebulosa planetaria puede dar lugar a filamentos de gas ionizado , estructuras de menor escala que apuntan en dirección opuesta a la estrella central. No sé hasta qué punto estos podrían ser beneficiosos para el planeta, no hay un cambio drástico en la forma de las nebulosas planetarias. Con suerte, más ejemplos en el futuro pueden darnos una mejor comprensión de cómo se vería tu nebulosa.