¿Cuál es la apariencia más grande posible de un cuerpo celeste en el cielo?

Lo primero que debe recordar es que cuando está cerca de un objeto esférico, solo puede ver una parte de su superficie ( el horizonte ). Por lo tanto, el diámetro angular de algún cuerpo con radio$r$visto desde la distancia desde la superficie de$h$será$2\sin^{-1}\frac{r}{r + h}$.

(esto también significa que el diámetro angular máximo de un objeto celeste (como la galaxia en la que se encuentra) para alguien que se encuentra en una luna o planeta será mayor a 180° a menos que esa persona tenga una altura cero, pero eso no es útil respuesta a tu pregunta)

Claramente esto tiende a un máximo de 180° como$h$tiende a cero, por lo que debe encontrar la cosa más grande que pueda y orbitarla lo más bajo posible. El objeto más grande que los humanos pueden ver actualmente en algo con una órbita estable a corto plazo es la Tierra, vista desde la ISS. Con una altitud de 408 km y un radio ecuatorial de 6378,1 km, el diámetro angular de la Tierra es de 140°3'42,68'' y, aunque la ISS es habitable, no se puede parar sobre ella como tal, por lo que no es No es una gran respuesta.

No voy a considerar el Sol, ya que es demasiado peligroso.

Lo más grande que podrías ver razonablemente en el Sistema Solar desde una órbita similar a la ISS sería Júpiter. Podrías imaginar estacionar un cuerpo adecuado justo encima de la exobase de Júpiter . La exobase de la Tierra generalmente no cae por debajo de los 500 km, por lo que, al estar justo por encima de ella, nuestra luna teórica tendrá una órbita más estable que la ISS. La exobase de Júpiter está a ~2300 km . A esta altitud, Júpiter tendrá un diámetro angular de 151°18'52,44'' , mayor incluso que la Tierra vista desde la ISS.

El límite de Roche para una luna tuya está determinado en gran medida por las densidades y el tamaño del cuerpo que orbita:$l_R = R_J \sqrt[3]{\frac{2\rho_J}{\rho_m}}$dónde$R_J$es el radio de Júpiter,$\rho_J$es la densidad de Júpiter y$\rho_m$es la densidad requerida de la luna. ¡Esto significa que cualquier cosa que sea más del doble de la densidad de Júpiter tendrá un límite de Roche menor que el propio radio de Júpiter! Júpiter, al ser un gigante gaseoso, tiene una densidad bastante baja de ~1326 km/m ³ . Todas las lunas heladas de Júpiter tienen densidades más bajas que esta , pero si su luna teórica de baja altitud fuera tan densa como la Luna (3346 km/m ³ ), ¡no excedería el límite de Roche!

No parece que nadie haya considerado ningún otro límite inferior en el radio orbital de la luna que no sea el límite de Roche, por lo que actualmente no se sabe que mi sugerencia sea inverosímil ( Límites en las órbitas y masas de las lunas alrededor de los exoplanetas en tránsito actualmente conocidos ).

Tenga en cuenta que esto ahora está justo en el borde de la plausibilidad . La estabilidad a largo plazo de la órbita de la luna es dudosa, y si Júpiter estuviera lo suficientemente cerca del Sol para que la luna estuviera dentro de la zona habitable, la entrada de calor adicional de la radiación solar calentaría al gigante gaseoso e inflaría su atmósfera, y su luna de baja altitud. probablemente sería arrastrado a la atmósfera en un período de tiempo relativamente corto. Debido a que la relación precisa entre la altura atmosférica de un gigante gaseoso y la temperatura de la superficie no es trivial de precisar, esto podría indicarse a mano que tiene un gigante con menos masa que Júpiter que se ha expandido al mismo tamaño en el calor... esto sería por supuesto, afecta cosas como el período orbital, pero como no ha preguntado sobre eso en su pregunta, no necesita afectar la respuesta en lo más mínimo.

Sin embargo, pone un límite superior bastante razonable en el tamaño aparente de un objeto en el cielo. Es posible que encaje en algo un poco más grande, pero tengo problemas para encontrar un punto de corte plausible de enana marrón/gigante gaseoso que tenga implicaciones para el calentamiento por radiación de su satélite. Actualizaré en el futuro si encuentro algo más grande, pero por ahora Júpiter es un proxy razonable para un gigante gaseoso muy grande que no se fusiona.

Aquí hay un gráfico simple de diámetro angular frente a altitud. El círculo naranja marca Metis , que creo que tiene el objeto más grande en su cielo de cualquier cuerpo conocido en el sistema solar, y con su gravedad superficial de medio miligee posiblemente podrías pararte sobre él. Sin embargo, tendrías que adjuntarle un hábitat para poder vivir allí. En su perijove de 127974 km (equivalente a una altitud de 56482 km) Júpiter tiene un diámetro angular de 67°55'27.29'' . Esto marca un buen indicador de la mejor vista posible , y es probable que se mantenga estable incluso cuando el planeta padre se infle si se coloca más cerca del Sol.

Este tema de la habitabilidad es uno aparte que se ha tratado en muchas, muchas otras preguntas y respuestas aquí passim ad nauseam , por lo que no entraré en detalles allí. Baste decir que su atmósfera raspando la luna podría ser habitable.

• Estará bloqueado por mareas, pero la luz reflejada y el calor radiante del gigante mantendrán cálido y ligero el lado del planeta, y con una duración del día de poco más de 3 horas, hay poco riesgo de que el lado que no es del planeta se enfríe por la noche. , eliminando los problemas habituales con los mundos bloqueados por mareas.
• Estará bien dentro de la magnetosfera de su padre, por lo que no necesita generar una propia para preservar su atmósfera.
• En ausencia de la influencia gravitacional de otras lunas grandes alrededor del gigante gaseoso, se puede esperar que su órbita sea bastante circular, lo que significa que no sufrirá un calentamiento excesivo por marea como Io, que tiene resonancias orbitales con otras lunas galileanas que a su vez impulsan su Calentamiento masivo por mareas y vulcanismo.
• Sin un vulcanismo similar al de Io, no hay toroide de plasma alrededor del gigante gaseoso, lo que hace que el espacio a su alrededor sea mucho menos hostil que Júpiter.

Todo lo que se necesita hacer es mantener la exobase de la atmósfera de la luna libre de la exobase del gigante gaseoso, para evitar cualquier problema de arrastre o desprendimiento de la atmósfera.

Aquí hay un diagrama ligeramente diferente del gráfico habitual para el escape atmosférico , solo para variar. Puede ver que Marte está justo en el límite inferior de la masa necesaria para retener una atmósfera de N ₂ . También es lo suficientemente denso, a ~3900 kg/m ³ para estar a salvo de la destrucción por las fuerzas de las mareas. A diferencia del Marte de la vida real, una luna de Marte acurrucada junto a un gigante gaseoso está a salvo en la magnetosfera protectora de su padre y, por lo tanto, debería retener mucho más gas durante mucho más tiempo.

La altura de escala de una atmósfera marciana con una temperatura atmosférica promedio similar a la terrestre de 287K se define como$H = \frac{k_BT}{mg}$dónde$k_B$es la constante de Boltzmann,$T$es 287K,$m$es la masa por molécula de la atmósfera (4,65x10 ^-26 kg de N ₂ ) y$g$es la aceleración superficial debida a la gravedad, que para Marte es de ~3,7 m/s ² .$H$por lo tanto, está a unos 22,9 km, no muy lejos del propio Júpiter. La altura de la escala de la Tierra es de aproximadamente 8,5 km y su exobase es de ~ 500 km. Dadas las mismas proporciones, la exobase de Marte-luna comenzaría en ~58,8 veces su altura de escala, o ~1350 km. En la práctica, podría salirse con la suya con una presión superficial más baja que la de la Tierra para una altitud de exobase reducida, pero este es un comienzo adecuado.

Por lo tanto, su altitud mínima se convierte en 2300 km (para la exobase de los padres) + 3400 km (para el radio de la luna) + 1350 km (para la exobase de la luna) o ~ 7045 km para el baricentro, o simplemente 2300 km + 1350 km para el sub más cercano -Punto joviano, dando un diámetro angular joviano máximo todavía bastante espectacular de 131° .

Vamos a desglosarlo por tipo de sistema, ya que los sistemas planeta-luna o planeta-planeta tendrán diferentes limitaciones que los sistemas estrella-planeta.

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Sistema planeta-luna/planeta-planeta

Al observar los sistemas de planetas binarios o planeta-luna, la respuesta a su pregunta siempre implicará pararse en una luna de tamaño decente y mirar hacia el planeta anfitrión. Una luna, por definición, tiene el centro de masa (baricentro) de su órbita dentro del planeta anfitrión, por lo que no se puede hacer que sea arbitrariamente pesada. Si queremos un sistema estable, necesitamos estar a cierta distancia mínima (el límite de Roche) y, por tanto, si queremos el tamaño angular más grande, para lo cual queremos la distancia más cercana posible, necesitamos aumentar el tamaño y, por lo tanto, la masa de el objeto que estamos mirando. Para el tamaño angular más grande, veremos el caso más extremo de un sistema en el que el observador se encuentra en una luna que orbita alrededor de un planeta gigante.

Para hacer los cálculos un poco más simples y no dejar dudas sobre si el lugar es habitable, supongamos que el observador está parado en un análogo de la Tierra.

El límite de Roche (cuerpo rígido) da el radio en el que la atracción gravitatoria del segundo cuerpo es igual a la del primario, proporcionando así la distancia mínima a la que un cuerpo puede orbitar antes de ser desgarrado por las fuerzas de marea.

$$d=R_2\left(2\frac{M_1}{M_2}\right)^{\frac13}$$

Configuración$R_2$y$M_2$a los valores de la Tierra muestra que nuestra distancia mínima escala con la raíz cúbica de la masa del primario. Por supuesto, la habitabilidad de un sistema de este tipo se vuelve cuestionable porque la gravedad que se siente de pie en la luna variará enormemente dependiendo de dónde se pare y podría llegar a cero. Además, no hemos analizado el efecto del calentamiento por marea, que ocurre cuando la fuerza de marea del anfitrión es lo suficientemente fuerte como para amasar la luna y calentarla por fricción. Por supuesto, podría usar esto a su favor y dejar que contrarreste el hecho de que está mucho más lejos de la estrella que la Tierra.

El tamaño angular se obtiene del radio del primario y la distancia con:

$$\delta=\arctan\left(\frac{R_1}d\right)$$

Los gigantes gaseosos como Júpiter ya no se comportan como un planeta rocoso promedio en el sentido de que el radio no aumenta mucho con la masa. El gas se comprimirá y alcanzará el equilibrio hidrostático si se agrega más masa. Si miramos al extremo, llegamos al límite de las estrellas enanas marrones. Esto se define en una masa de$13 M_{\text{Jupiter}}$, pero el radio no será muy diferente de$1 R_{\text{Jupiter}}$. Para citar Wikipedia :

Las enanas marrones tienen aproximadamente el mismo radio que Júpiter. En el extremo superior de su rango de masa (60-90 MJ), el volumen de una enana marrón se rige principalmente por la presión de degeneración de electrones, [26] como en las enanas blancas; en el extremo inferior del rango (10 MJ), su volumen se rige principalmente por la presión de Coulomb, como ocurre en los planetas. El resultado neto es que los radios de las enanas marrones varían solo entre un 10% y un 15% en el rango de masas posibles.

Los radios más grandes sobre los que quizás hayas leído sobre algunos exoplanetas se deben a su temperatura mucho más alta, ya que residen muy cerca de su sol. Tienen su nombre 'Júpiter caliente' por una razón. Así que no los consideraré y simplemente tomaré el tamaño de Júpiter como el tamaño máximo de nuestro planeta. Hemos visto que la distancia mínima aumenta con la masa, por lo que tomar un planeta más masivo es en realidad una desventaja. Quitar masa más allá de cierto punto disminuirá nuestro radio nuevamente, así que tomemos$M_{\text{Jupiter}}$como nuestro caso extremo realista.

Rellenar todo esto en las fórmulas correspondientes da un tamaño angular de 374000 segundos de arco o 104 grados. ¡Pero estarás orbitando a una distancia de 8,6 radios de la Tierra o solo 0,78 radios de Júpiter!

Digamos que duplicamos esa distancia orbital para sentirnos un poco más seguros, terminamos con un tamaño de 65 grados. Sin embargo, es posible que todavía te sientas un poco más ligero en algunos lugares de tu luna...

Si eso todavía se siente demasiado dudoso en términos de realismo, podemos ponernos a una distancia de$6 R_{\text{Jupiter}}$(aproximadamente a qué distancia orbita Io alrededor de Júpiter). Ahora Júpiter todavía tiene un tamaño angular de unos 19 grados (nuestra luna tiene 0,5 grados, ¡así que sigue siendo bastante grande! :D).

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sistema estrella-planeta

Con las estrellas tenemos que considerar la restricción extra de flujo que recibe un planeta. La ley de Stefan-Boltzmann nos dice que el flujo emitido por un cuerpo negro (= estrella en buena aproximación) escala con la temperatura a la cuarta parte. Si no queremos calentarnos demasiado, es mejor elegir una estrella que esté fría (para los estándares estelares). La potencia total emitida por una estrella es el flujo multiplicado por el área de emisión. Para calcular el flujo en la Tierra (oa cualquier distancia) simplemente dividimos esta potencia por la superficie total de una esfera centrada en la estrella y con el radio igual a la distancia del planeta.

Las gigantes rojas son el candidato perfecto aquí: pueden ser tan frías como 3000 Kelvin (en la superficie) y tienen alrededor de 200 radios solares, por lo que al principio pensé que podrían maximizar el tamaño angular.

Si tomáramos la Tierra como ejemplo de una cantidad acogedora de flujo, podemos combinar estas fórmulas para escalar el flujo a la nueva temperatura y distancia mientras eliminamos todas las constantes:

$$P\propto A_R\cdot T^4\propto R^2\cdot T^4\implies F=\frac P{A_d}\propto\frac{R^2\cdot T^4}{d^2}$$

entonces si establecemos$F_1 = F_{\text{Earth}} = F_2$:

$$\frac{R_1^2\cdot T_1^4}{d_1^2}=\frac{R_2^2\cdot T_2^4}{d_2^2}$$

Resolvemos la nueva distancia a la que estaría nuestro planeta para recibir el mismo flujo de una gigante roja: esto nos sitúa a unas 54(!) veces la distancia Tierra-Sol. Resulta que una gigante roja genera mucho más flujo a pesar de que es mucho más fría (razón por la cual la Tierra se incineraría cuando el Sol se convirtiera en gigante roja). Simplemente usamos la fórmula para el tamaño angular nuevamente con 200 veces el radio solar para llegar a un tamaño angular de: 7122 segundos de arco o ~2 grados. ¡Esto es aún mejor que nuestro Sol a ~0.5 grados!

¿Qué hubiera pasado si tomáramos una pequeña estrella fría? Si volvemos a tomar una cita de Wikipedia :

Las enanas rojas más frías cerca del Sol tienen una temperatura superficial de ~2000 K y las más pequeñas tienen radios de ~9% del Sol.

Usar eso en nuestras ecuaciones produce una distancia de solo 0,01 veces la distancia Tierra-Sol y con un tamaño angular: 16000 segundos de arco o 4,4 grados. ¡En realidad lo hicimos mejor! Sin embargo, tenga en cuenta que el bloqueo de las mareas podría ser un problema ahora, debido a la distancia muy cercana a la estrella, por lo que nuevamente podría afectar la habitabilidad (por no hablar de las erupciones violentas que pueden ocurrir en este tipo de estrellas).

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Un comentario de cierre:

Fue un ejercicio divertido calcular los números en esto, ¡e incluso yo no me había dado cuenta de que mirando desde Io, Júpiter se ve tan grande! El tamaño angular cae muy rápido con la distancia como vimos. Las distancias en el universo son inmensas, y la mayoría de los cuerpos celestes en realidad no residen muy cerca unos de otros, o si lo hacen, no son muy hospitalarios. Desafortunadamente, esto hace que escenarios tan hermosos de un gran planeta en el cielo sean bastante improbables.

Respuesta corta:

Muchas de esas imágenes podrían estar diseñadas para mostrar objetos astronómicos a través de teleobjetivos imaginarios. Según mis investigaciones, el objeto astronómico más grande posible visto desde la superficie de un mundo habitable o potencialmente habitable tendría un diámetro angular de 22,9183 grados de arco, o unos 82.505,88 segundos de arco. Excepto que la tercera parte de mi respuesta a: ¿ Cómo cambiaría el reflejo de la luz solar el ciclo día / noche de un sistema planetario binario? Discute otro tipo de situación astronómica donde dos objetos astronómicos pueden tener diámetros angulares muy grandes en el cielo del otro. Posiblemente los mayores diámetros angulares posibles.

Respuesta larga en seis partes:

A menudo me he preguntado sobre el tema.

Primera parte: Teleobjetivos.

Observo que los humanos han inventado algo llamado teleobjetivos para cámaras fijas y de movimiento.

Por lo tanto, debería haber visto a menudo fotografías fijas o escenas en películas y programas de televisión donde la Luna de la Tierra parece ser enorme y cubre la mayor parte del cielo. Y la Luna de la Tierra cubre la mayor parte del pequeño ángulo del cielo que es visible en esas escenas tomadas con teleobjetivos.

Y todos hemos visto escenas en películas de ciencia ficción donde la luna parece tener un diámetro angular enorme. Como en ET: El Extraterrestre donde una bicicleta vuela sobre la cara de la Luna que parece ser enorme. Esas escenas en las películas de ciencia ficción no están diseñadas para mostrar la Luna con un diámetro angular mucho mayor del que realmente tiene, están diseñadas para mostrar cómo se vería la escena fotografiada a través de un teleobjetivo que hace que la Luna se vea mucho más grande.

Y de manera similar, muchas ilustraciones de mundos extraterrestres y escenas de películas y televisión muestran estrellas, planetas o lunas cerca del horizonte que parecen tener un gran diámetro angular. En algunos casos, las escenas pueden haber sido diseñadas para mostrar lo que alguien vería sin ningún aumento, en otros, pueden haber sido diseñadas para mostrar cómo se vería a través de un teleobjetivo que hace que los objetos en el cielo se vean mucho más grandes, y en muchos casos nadie pensó si el diámetro angular aparente sería el diámetro angular real como se ve a simple vista.

Segunda parte: El tamaño angular de las estrellas.

Una pequeña diferencia en la masa de las estrellas de la secuencia principal provocará una diferencia mucho mayor en sus luminosidades. Un pequeño aumento de masa provocará un mayor aumento de luminosidad. Una pequeña disminución de la masa provocará una mayor disminución de la luminosidad.

Las estrellas más masivas también emiten más luz por unidad de superficie. Las estrellas menos masivas emiten menos luz por unidad de superficie.

Entonces, un planeta que tiene la temperatura sem como la Tierra que orbita una estrella más masiva y más brillante tendrá que orbitarlo más lejos que la distancia a la que la estrella tendría el mismo diámetro angular que el Sol. Un planeta con la misma temperatura que la Tierra orbitando una estrella menos masiva y menos luminosa tendría que orbitarla más cerca que la distancia a la que la estrella tendría el mismo diámetro angular que el Sol.

Los astrónomos han calculado los tamaños de las zonas habitables circunestelares de estrellas de secuencia principal de varios tipos espectrales. Todo lo que hay que hacer es encontrar la luminosidad de la estrella en comparación con la del Sol y luego multiplicar los bordes interior y exterior de la zona habitable circunestelar del Sol por esa proporción.

Desafortunadamente, los diferentes cálculos de los bordes interior y exterior de la zona habitable circunestelar del Sol varían mucho, como muestra esta lista:

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates[1]

Un escritor que quiera tener varios planetas habitables girando alrededor de la misma estrella tendrá que ver si puede encajarlos dentro de una zona habitable que le parezca razonable y plausible. Un escritor que quiere uno y solo un planeta habitable en su sistema estelar puede ir a lo seguro y calcular la Órbita Equivalente de la Tierra para esa estrella, una órbita en la que un planeta recibiría exactamente tanta radiación de su estrella como la Tierra recibe del Sol. Así sabría que un planeta en esa órbita podría ser habitable.

La respuesta del usuario 177107 a la pregunta:

https://astronomy.stackexchange.com/questions/40746/how-would-the-characteristics-of-a-habitable-planet-change-with-stars-of-differe%5B2%5D[2]

Tiene una tabla que enumera las estrellas de secuencia principal de varios tipos espectrales.

Para cada tipo espectral de estrella se enumera la masa, el radio (la mitad del diámetro), la luminosidad, etc., así como la distancia que tendría que recorrer un planeta para recibir exactamente la misma radiación que la Tierra recibe del Sol.

El tipo de estrella más pequeño de la lista es el tipo espectral M8V, con una masa de aproximadamente 0,082 la masa del Sol y un diámetro de aproximadamente 0,111 del Sol, y un planeta en una órbita equivalente a la Tierra lo orbitaría a una distancia de 0,0207 de una UNidad astronómica (AU), la distancia de la Tierra al Sol.

Debido a que la órbita de la Tierra es elíptica, el diámetro angular del Sol visto desde la Tierra varía entre 31,6 y 32,7 minutos de arco, o 1896 a 1962 segundos de arco. Dado que hay 60 minutos de arco en un grado de arco, podemos simplificar el cálculo asumiendo que el Sol tiene un diámetro angular promedio de 0,5 grados de arco, o alrededor de 1800 segundos de arco.

Dado que un planeta en una órbita equivalente a la Tierra alrededor de una estrella M8V estaría a solo 0,0207 de la Tierra del Sol, el diámetro angular del Sol tendría que multiplicarse por 1 dividido por 0,0207, o por 48,309, para obtener un diámetro angular. de 24,1545 grados, y luego dividido por 1 dividido por 0,111, o 9,009, la relación de los diámetros de las dos estrellas, para obtener un diámetro angular de 2,681 grados, o unos 9.651,6 segundos de arco.

Entonces, una estrella M8V se vería aproximadamente 5,3 veces más ancha vista desde un planeta en una órbita equivalente a la Tierra que el Sol que se ve desde la Tierra. Lo cual sería bastante notable para un ser humano en el planeta, pero probablemente no demasiado espectacular.

Por supuesto, si el planeta orbita un poco más cerca de su estrella que la órbita equivalente de la Tierra, la estrella parecería tener un diámetro angular mayor.

Según la estimación de Kopparapu et al en 2013, el borde interior de la zona habitable circunestelar del Sol está a 0,99 AU, o solo 0,01 AU más cerca que la órbita del Sol. Sin embargo, Zsom et al en 2013 estimaron que el borde interior de la zona habitable del Sol podría ser de apenas 0,38 UA. Su estimación es probablemente para un planeta con condiciones atmosféricas adecuadas para algunas formas de vida similares a la Tierra y no para los humanos, quienes, sin embargo, podrían vivir en un planeta así con equipo de protección.

A esa distancia alrededor de una estrella M8V, la estrella parecería tener un diámetro angular de unos 7,055 grados o unas 14,11 veces el diámetro angular del Sol visto desde la Tierra.

Cuanto más cerca orbite un planeta de su estrella, más fuertes serán la gravedad y las mareas de la estrella sobre el planeta. Debido a que la luminosidad de las estrellas de baja masa disminuye más rápido que su masa, los planetas en las zonas habitables circunestelares de las estrellas de baja masa experimentarán una intensa gravedad y mareas, que tenderán a ralentizar la rotación de esos planetas.

Entonces, a medida que las zonas habitables estelares alrededor de las estrellas se vuelven cada vez más pequeñas para estrellas cada vez menos masivas, eventualmente los bordes internos de sus zonas habitables cicumestelares alcanzan la distancia a la que un planeta rápidamente se bloquearía por marea a su estrella. Con estrellas de incluso menos masa, la órbita equivalente de la Tierra será igual a la distancia a la que el planeta quedará fijado por mareas a la estrella. Con estrellas de incluso menos masa que esa, los bordes exteriores de sus zonas habitables alcanzarán la distancia a la que un planeta se bloquea por mareas y será imposible para cualquier planeta dentro de sus zonas habitables. para evitar estar bloqueado por mareas.

Stephen H. Dole en Habitable Planets for Man , creía que un planeta bloqueado por mareas sería inhabitable. También calculó que a 0,88 la masa del Sol, el borde interior de la zona habitable circunestelar, o "ecosfera", como él la llamó, alcanzaría la distancia a la que un planeta estaría bloqueado por mareas, y a una masa estelar de 0,72 que del Sol, el borde exterior de la zona habitable alcanzaría la distancia a la que un planeta estaría bloqueado por mareas.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[3]

Dole también notó una posible cláusula de escape, en la que un planeta que se bloquea por mareas con una luna grande, o un planeta compañero, podría evitar quedar bloqueado por mareas con su estrella. Dole estimó que podría permitir la existencia de palets habitables en las zonas habitables de las estrellas hasta una masa estelar de 0,35 del Sol, antes de que el Sol provoque mareas demasiado altas en el planeta.

O.35 la masa del Sol estaría entre una estrella M5V y una M2V; 0,72 la masa del Sol es aproximadamente una estrella K1V; y 0,88 la masa de eh Sun es aproximadamente una estrella G9V.

Pero ha habido cálculos que indican que un planeta bloqueado por mareas podría ser habitable si tuviera suficiente atmósfera y agua para distribuir el calor del lado diurno al lado nocturno. Esto es bastante controvertido.

Tercera parte: Los tamaños angulares de las enanas marrones.

Las enanas marrones son objetos con masas superiores a unas 13 veces la de Júpiter y hasta unas 75 a 80 veces la de Júpiter. Las enanas marrones son intermedias en masa y condiciones entre los planetas y las estrellas, y podrían ser orbitadas por satélites naturales, quizás lo suficientemente grandes para la vida.

Teniendo en cuenta lo tenues que son las enanas marrones, cualquier luna o planeta teóricamente habitable o lo que sea que los orbite tendría que orbitar muy cerca. Por lo tanto, es posible que una enana marrón parezca varias veces más ancha en el cielo de un mundo habitable que la orbite que cualquier estrella que aparezca en el cielo de sus planetas habitables. Y posiblemente los humanos con trajes espaciales o con menor protección ambiental podrían trabajar en las superficies de mundos no habitables con grandes enanas marrones en el cielo.

No puedo calcular el diámetro angular máximo posible de una enana marrón vista desde un mundo en el que los humanos podrían querer aterrizar.

Cuarta parte: Planetas con órbitas vecinas.

La estrella TRAPPIST-1 es una estrella tenue de clase M8V, conocida por tener varios planetas potencialmente habitables orbitando en su zona habitable circunestelar.

Las órbitas del sistema planetario TRAPPIST-1 son muy planas y compactas. Los siete planetas de TRAPPIST-1 orbitan mucho más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor del Sol. Excepto por b, orbitan más lejos que los satélites galileanos alrededor de Júpiter,[43] pero más cerca que la mayoría de las otras lunas de Júpiter. La distancia entre las órbitas de b y c es sólo 1,6 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Los planetas deberían aparecer prominentemente en los cielos de los demás, en algunos casos apareciendo varias veces más grandes de lo que parece la Luna desde la Tierra.[42] Un año en el planeta más cercano pasa en solo 1,5 días terrestres, mientras que el año del séptimo planeta pasa en solo 18,8 días.[40][37]

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1#Planetary_system[4]

Los palnets potencialmente habitables de TRAPPIST-1 son d, e, f. y G. Podrían ser habitables, y tal vez si no, podrían ser terraformados para ser habitables. De todos modos, habitable o no, la gente debería poder caminar sobre ellos en trajes espaciales y posiblemente con menos protección ambiental.

El semieje mayor de la órbita de la Luna mide unos 384.399 kilómetros, o unas 0,002569 UA. A esa distancia, la Tierra tiene un diámetro angular de aproximadamente 2 grados de arco o 7200 segundos de arco.

En su punto más cercano, TRAPPIST-1 f y TRAPPIST-1 g están separados por aproximadamente 0,00834 AU, que es aproximadamente 3,246 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Entonces, si esos planetas tuvieran el mismo diámetro que la Tierra, parecerían tener un diámetro angular de 0,616 grados o 2.218,114 segundos de arco. Ambos son más grandes que la Tierra. El más grande, TRAPPIST-1 g, tiene un diámetro 1,129 del de la Tierra, por lo que tendría un diámetro angular de 0,695 grados o 2504,251 segundos de arco visto desde TRAPPIST-1 f en su punto más cercano.

El planeta potencialmente habitable más interno, TRAPPIST-1 d, orbita solo 0,00647 AU más allá de la órbita de TRAPPIST-1 c, que es 2,5184 veces la distancia entre la Tierra y la Luna, lo que haría que TRAPPIST-1 c se vea hasta 0,7941 grados de ancho desde TRAPPIST- 1 d, excepto que TRAPPIST-1 c tiene 1,308 veces el diámetro de la Tierra. Entonces, TRAPPIST-1 c tendría un diámetro angular de aproximadamente 1,0387 grados de arco de 3.739,517 segundos de arco cuando los dos planetas estuvieran más cerca.

El diámetro angular máximo absoluto posible de un planeta visto desde un planeta habitable o potencialmente terraformable en una órbita vecina debería ser al menos eso.

Lo mejor está por venir cuando complete esta respuesta.

Cuarta parte: El Sistema Solar Retorgrado Definitivo.

El blog planetPlant tiene una sección llamada Ultimate solar system, con intentos de diseñar sistemas solares imaginarios con tantos planetas habitables como sea posible.

La publicación titulada "El último sistema solar retrógrado" cita un artículo que demuestra que pueden caber más órbitas planetarias dentro de la zona habitable circunestelar de una estrella si la mitad de los planetas orbitan en dirección retrógrada o hacia atrás en comparación con los otros planetas.

Eso hace una gran diferencia. Puede caber aproximadamente el doble de planetas en un tramo dado de bienes raíces orbitales. El requisito es simplemente que todos los demás planetas deben orbitar en la dirección opuesta. Entonces, los planetas 1, 3, 5 y 7 giran alrededor de la estrella en el sentido de las agujas del reloj, y los planetas 2, 4, 6 y 8 giran en sentido contrario a las agujas del reloj.

Tome planetas de la masa de la Tierra orbitando una estrella como el Sol. En órbitas progresivas, 4 Tierras caben dentro de la zona habitable. Para alternar órbitas progradas y retrógradas, caben 8 Tierras.

https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/[5]

Entonces, dependiendo de qué tan cerca esté el sistema TRAPPIST-1 de estar lo más cerca posible, un sistema TRAPPIST-1 retrógrado podría tener 7, 8 o 9 planetas orbitando dentro de la zona habitable circunestelar H si cada palnet orbitara en la dirección opuesta. a los planetas en las órbitas interiores y exteriores próximas a él.

Entonces, posiblemente, un sistema solar retrógrado podría tener planetas que pueden tener un diámetro angular de aproximadamente 2 grados de arco, o 7200 segundos de arco, cuando se ven desde planetas potencialmente habitables en la zona habitable circunestelar.

Pero:

Con el Último Sistema Solar Retrógrado ahora estamos nadando en aguas imposibles. Dos planetas pueden terminar orbitando la misma estrella en direcciones opuestas, pero solo si sus órbitas están muy separadas. No conozco ninguna forma en que la naturaleza pueda producir un sistema de planetas estrechamente empaquetados con cada grupo de planetas orbitando exactamente en la dirección opuesta a sus vecinos inmediatos.

Esto significa que el Sistema Solar Retrógrado Definitivo tendría que ser diseñado. Creado a propósito por unos seres muy inteligentes y poderosos.

Los escritores que utilicen tal sistema solar tendrán que demostrar que debe ser artificial, creado por una sociedad muy avanzada.

Quinta parte: Planetas gigantes vistos desde sus lunas habitables.

Debería ser obvio que una luna podría orbitar un planeta lo suficientemente grande lo suficientemente cerca como para que el planeta casi llene un hemisferio completo del cielo de la luna. Pero desafortunadamente, la pregunta pide que la visualización sea de mundos que son habitables o que podrían terraformarse para volverse habitables. Las lunas habitables no son muy comunes.

Es posible que una exoluna de masa planetaria pueda orbitar un exoplaneta gigante y ser habitable. Pero tal exocomún tendría que cumplir con los requisitos para que un exoplaneta sea habitable, como tener una masa en el rango adecuado. Y la exoluna también tendría que cumplir unos requisitos especiales por ser una luna de un planeta gigante.

Por ejemplo, existe el concepto de un borde habitable, una distancia mínima de un planeta a la que tendría que estar una exoluna potencialmente habitable para evitar demasiado calentamiento por marea del planeta. Demasiado calentamiento de las mareas haría que la exoluna sufriera un efecto invernadero desbocado y se quedara sin vida.

René Heller y Jorge Zuluaga, en Magnetic Shelding of Exomoons Beyond the Planetary Habitable Edge, discuten la distancia máxima posible de una exoluna habitable a su planeta.

https://arxiv.org/pdf/1309.0811.pdf[6]

Discuten exolunas que son lo suficientemente grandes para la vida pero significativamente más pequeñas que la Tierra y que, por lo tanto, no tendrían sus propios campos magnéticos para protegerse de las partículas de alta energía del espacio. Esas lunas tendrían que estar dentro de los campos magnéticos de sus planetas y estar protegidas por esos escudos magnéticos planetarios.

Creen que no existe una zona segura alrededor de los planetas del tamaño de Neptuno. Sus exolunas orbitarían dentro del borde habitable y sufrirían efectos invernadero desbocados, o bien orbitarían fuera de la protección de los campos magnéticos planetarios.

Pero las lunas alrededor de planetas del tamaño de Júpiter podrían ser habitables en órbitas a distancias entre 5 y 20 radios planetarios, o entre 2,5 y 10 diámetros planetarios.

Según mis cálculos aproximados, una exoluna en el borde exterior, o unos 20 radios planetarios, vería al planeta con un diámetro angular de unos 5,7295 grados de arco, o 20.626,2 segundos de arco.

Y según mis cálculos aproximados, una exoluna en el borde interior, o unos 5 radios planetarios, vería al planeta con un diámetro angular de unos 22,9183 grados de arco, o unos 82.505,88 segundos de arco.

Sexta parte: Una gran luna vista desde su planeta.

El planeta Tierra es habitable para los humanos en la actualidad, y tiene una Luna grande, que en la actualidad gira alrededor de la Tierra en una órbita elíptica con un semieje mayor de 384.399 kilómetros.

A esa distancia, la Luna tiene un diámetro angular de 29,3 a 34,1 minutos de arco, o de 1.758 a 2.046 segundos de arco, dependiendo de su distancia actual a la Tierra.

Pero éste no siempre fue el caso. La Tierra solo adquirió suficiente oxígeno en la atmósfera para ser respirable para los humanos hace unos cientos de millones de años, después de existir durante miles de millones de años.

Y la Luna no siempre estuvo a la distancia actual de la Tierra.

Según la teoría actual, la Luna se formó después de que la Tierra chocara con otro planeta, llamado Theia, hace más de cuatro mil quinientos millones de años. La mayor parte de la masa de los dos planetas se fusionó, gran parte fue expulsada al espacio y se perdió, y parte formó un anillo alrededor de la Tierra, que finalmente formó la Luna. Las interacciones de las mareas entre la Tierra y la Luna hicieron que la Luna se moviera gradualmente a una órbita cada vez más alta durante miles de millones de años.

Cuando la Luna se formó a partir del anillo, estaba a unos 4 radios terrestres o de 15 000 a 20 000 millas de la Tierra. Habría parecido 15 veces más ancho de lo que parece ahora, y habría tenido un brillo rojo apagado debido a la lava caliente de la que estaba hecho. Así que la Luna habría tenido un diámetro angular de unos 7,5 grados o unos 27.000 segundos de arco.

Hace unos cuatro mil millones de años, después de 500 millones de años, la Luna se habría movido a una órbita a unas 80.000 millas de la Tierra y habría tenido unas tres veces su diámetro angular actual, es decir, unos 1,5 grados de arco o unos 5.400 segundos de arco.

https://www.forbes.com/sites/quora/2018/07/11/cómo-parecía-la-luna-desde-la-tierra-hace-4-mil-millones-de-años/?sh=1a465ddf1151[7 ]

Y supongo que hipotéticos extraterrestres que encontraron un sistema similar de un planeta joven con una luna joven que se aleja de él podrían haber decidido terraformar el planeta para hacerlo habitable en un punto donde la luna estaba mucho más cerca de 80,000 millas y tenía una mucho mayor diámetro angular de 1,5 grados o 5.400 segundos de arco.

Y supongo que en algún momento los humanos del futuro podrían encontrar un planeta tan joven con una luna que parece muy grande en su cielo, y decidir terraformar ese planeta para hacerlo habitable para los humanos.

Conclusión:

Como dije en la primera parte, muchas de esas imágenes de objetos astronómicos que se ven muy grandes en el cielo podrían representar qué tan grandes se verían esos objetos vistos a través de un teleobjetivo, en lugar de qué tan grandes se verían a simple vista.

El mayor diámetro angular de un objeto astronómico visto desde la superficie de un objeto astronómico habitable o terraformable que pude encontrar sería un planeta gigante visto desde la superficie de una gran luna habitable o potencialmente habitable, con un diámetro angular de hasta 22,9183 grados. de arco, o unos 82.505,88 segundos de arco. Excepto que la tercera parte de mi respuesta a: ¿ Cómo cambiaría el reflejo de la luz solar el ciclo día / noche de un sistema planetario binario? analiza otro tipo de situación astronómica en la que dos objetos astronómicos pueden tener diámetros angulares muy grandes en el cielo del otro. Posiblemente los mayores diámetros angulares posibles.