Damarian, el mundo que estoy construyendo, es la luna más grande de su planeta gigante gaseoso, Checuti. El diámetro de Damarian es de 19.113 km, pero su gravedad es casi la misma que la de la Tierra (está hecho en gran parte de un material más denso que el agua, magnético y se congela muy por encima de una temperatura habitable para la forma de vida promedio similar a la Tierra).
Me gustaría saber, aproximadamente, cuánto tiempo debería durar la órbita de Damarian alrededor de Checuti. Esto significa que Damarian no se romperá por el límite de Roche, no saldrá volando del sistema y podrá ser habitable el tiempo suficiente para que se forme vida sin que toda el agua se congele o hierva. Usaré el resultado para el cronometraje (por ejemplo, si el mejor resultado es aproximadamente una semana, las semanas Damarian se harán calculando el período orbital). Damarian tiene otras 100 lunas hermanas, todas mucho, mucho, mucho más pequeñas (más entre las líneas de lunas del Sistema Solar).
También hay 4 estrellas, dos G, 1 K y 1 M, y estoy debatiendo si debo hacer que Checuti orbite la K o una de las estrellas G. El hecho de que Damarian esté en un sistema de cuatro estrellas (¿cuadranario?) no debería afectar las respuestas, ni debería usar el tipo de estrella como inspiración (a menos que quiera recomendar el tipo K o G, debido a que el año de Damarian tiene 384 días, 385 en años bisiestos cada 4 años).
Misas de todo lo demás, en nombre del miembro altamente estimado de Worldbuilding SE:
Estrellas: la estrella tipo M tiene aproximadamente 0,3 masa solar, la estrella tipo K tiene aproximadamente 0,65 masa solar, la estrella tipo G n.º 1 tiene 0,95 masa solar y la estrella tipo G n.º 2 tiene 1,05 masa solar.
Planeta: Checuti es aproximadamente un 25% más grande que Júpiter (tanto la masa como el diámetro son mejores, pero al menos el diámetro) y tiene un sistema de anillos aproximadamente 1,35 veces más grande que el de Saturno.
Todo lo que quiero es un rango de km desde la distancia más cercana a la mayor distancia para que Damarian orbite, junto con la duración del período orbital (en el tiempo de la Tierra) .
Primera parte de siete.:
Damarian, la luna de Checuti, probablemente estará fijada por mareas a Checuti, con un lado probablemente siempre mirando hacia Checuti y el otro lado siempre mirando hacia el lado opuesto de Checuti. Esto significa que tomará aproximadamente una órbita de Damarian alrededor de Checuti para que la estrella o las estrellas aparezcan para hacer un círculo completo alrededor de Damarian.
Es probable que un día sinódico de Damarian iguale la longitud de su órbita alrededor de Checuti, excepto que durante una órbita de Damarian alrededor de Checuti, el planeta Checuti se moverá una cierta distancia alrededor de su estrella. Por lo tanto, la dirección de la estrella cambiará ligeramente durante una órbita de Damarian alrededor de Checuti, y Damarian tendrá que orbitar durante un período un poco más largo para que el ángulo de la estrella sea el mismo que antes.
Entonces, la órbita de Damarian alrededor de Checuti tiene que ser lo suficientemente corta para que los días y las noches de Damarian no sean demasiado largos para la habitabilidad.
Así que deberías tratar de averiguar cuánto pueden durar los días y las noches de Darmarian antes de que el calor durante el día y el frío durante la noche sean demasiado para que exista vida allí.
Si desea que Damarian sea habitable para los humanos de la Tierra, debe consultar Habitable Planets for Man , Stephen H. Dole, 1964, para conocer lo que dice sobre el rango de duración de los días en un mundo habitable.
https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[1]
Dole considera las tasas de rotación de un planeta en las páginas 58 a 61 y decide que los mundos habitables tendrán días con una duración de entre 2 o 3 horas y 96 horas (4 días terrestres).
Segunda parte: La duración del año de Checuti y la duración del día de Damarian.
Observo que la Tierra tarda alrededor de 365,256 días terrestres en dar una vuelta alrededor del Sol, por lo que viaja alrededor de 0,98561 grados de arco en un día terrestre.
Dado que usted dice que el año de Damariano tiene una duración de 384 a 385 (¿Damarían o la Tierra?) días y, por lo tanto, viaja alrededor de 0,93689 grados de arco por día, la corrección que necesita hacer entre los días sideral y sinódico de Damariano debería ser ligeramente menor que para la Tierra.
"Exommon Habitability Constrained by Illumination and Tidal Heating" de Rene Heller y Roy Barnes, analiza algunos de los muchos factores que afectan la habitabilidad potencial de las exolunas que orbitan alrededor de exoplanetas en otros sistemas estelares.
https://faculty.washington.edu/rkb9/publications/hb13.pdf[2]
Un factor que mencionan es:
Se ha demostrado que la duración más larga posible del día de un satélite compatible con la estabilidad de Hill es de aproximadamente P)p/9, siendo P)p el período orbital del planeta alrededor de la estrella (Kipping, 2009a).
Kipping, DM (2009a) Efectos de tiempo de tránsito debido a una exoluna. Mon No R Astron Soc 392: 181–189. 3
Esto significa que si la longitud de un período orbital alrededor del planeta, y por lo tanto su día, es más de un noveno de la longitud de la órbita del planeta alrededor de la estrella, la órbita de la luna será inestable y la luna chocará contra el planeta o escapará. del planeta en poco tiempo según los estándares astronómicos.
Si el año de Checuti, el planeta que orbita Damarian, tiene una duración aproximada de 384,25 días terrestres, una novena parte de un año debería tener aproximadamente 42,694444 días terrestres. Así que la longitud máxima posible del mes/día de Damariano debería ser de unos 42,694444 días terrestres.
Si quieres que Damarian sea habitable para los humanos, y si la estimación de Dole de un máximo de 4 días terrestres es correcta, Damarian debe orbitar Checuti en mucho menos de los 42 días aproximadamente calculados en el párrafo anterior.
Su resumen del artículo dice:
. Además del calentamiento por radiación, el calentamiento por mareas puede ser muy grande en las exolunas, posiblemente incluso lo suficientemente grande como para la esterilización. Identificamos combinaciones de parámetros físicos y orbitales para los cuales el calentamiento radiativo y de las mareas son lo suficientemente fuertes como para desencadenar un efecto invernadero desbocado. Por analogía con la zona habitable circunestelar, estas restricciones definen un "borde habitable" circumplanetario. Aplicamos nuestro modelo a lunas hipotéticas alrededor del exoplaneta recientemente descubierto Kepler-22b y el candidato a planeta gigante KOI211.01 y describimos, por primera vez , las órbitas de exolunas habitables. Si alguno de los planetas albergara un satélite a una distancia superior a 10 radios planetarios, esto podría indicar la presencia de una luna habitable.
Esto parece indicar que calculan que el borde habitable alrededor de un planeta gigante estaría a una distancia de unos 10 radios planetarios, y que las lunas dentro de ese radio se calentarían demasiado y sufrirían un efecto invernadero desbocado y se volverían inhabitables.
Dado que Júpiter tiene un radio ecuatorial de 71 492 kilómetros, una luna habitable de un planeta del tamaño de Júpiter debería orbitar a una distancia de al menos 714 920 kilómetros, si Heller y Barnes están en lo correcto.
Europa, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 671.034 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 3,5512 días terrestres.
Ganímedes, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 1.070.412 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 7,1546 días terrestres.
Eso da una idea aproximada de la duración mínima posible del día de Damarion si orbita un planeta con el radio ecuatorial de Júpiter.
Tercera Parte: El Posible Tamaño Máximo del Planeta Checuti.
Entonces, ¿cuál sería el radio del planeta Checuti?
La pregunta original dice:
Planeta: Checuti es aproximadamente un 25% más grande que Júpiter (tanto la masa como el diámetro son mejores, pero al menos el diámetro) y tiene un sistema de anillos aproximadamente 1,35 veces más grande que el de Saturno.
Un planeta gigante ficticio puede tener una masa mucho mayor que 1,25 de la de Júpiter, pero no sé si puede tener un radio de 1,25 veces el radio de Júpiter.
Los planetas gigantes más masivos solo pueden tener un radio ligeramente mayor que el de Júpiter.
Cuanto más masivo es un planeta, más su gravedad comprime el material en su núcleo y mayor se vuelve su densidad promedio. Si se agrega más materia, el radio del planeta aumentará, pero no proporcionalmente a la materia agregada, ya que la densidad total del planeta será mayor.
Eventualmente, con un planeta un poco más masivo y con un diámetro un poco mayor que Júpiter, se alcanza un límite, y el planeta deja de crecer a medida que se agrega más masa, y en cambio se vuelve más y más denso y tal vez incluso se encoge un poco en radio.
Por lo tanto, son posibles planetas gigantes con hasta unas 13 veces la masa de Júpiter, el límite de masa inferior para lo que se denomina enanas marrones. Pero los planetas más masivos, las enanas marrones y las estrellas menos masivas tienen aproximadamente el mismo diámetro que Júpiter.
La única excepción son los planetas gigantes gaseosos que orbitan muy cerca de sus estrellas y son muy calientes, con atmósferas hinchadas varias veces el diámetro normal por el intenso calor. Obviamente, una luna de tal planeta tendría una temperatura de varios miles de grados y sería demasiado caliente para las formas de vida basadas en el agua.
Habría que consultar a un experto para saber cuál sería el mayor diámetro posible de un planeta gaseoso con temperaturas en el rango habitable. Pero dudo que sea tanto como 1,25 veces el diámetro de Júpiter.
Cuarta Parte: Órbita Mínima Posible y Día de Damariano.
Si el planeta Cheuti tiene un sistema de anillos aproximadamente 1,35 veces más ancho que los anillos de Saturno, debería tener un radio de y un diámetro de
El radio ecuatorial de Saturno es de unos 60.300 kilómetros y el sistema de anillos principal se extiende desde unos 7.000 kilómetros sobre la superficie hasta unos 80.000 kilómetros sobre la superficie. El sistema de anillos principal tiene un radio exterior de unos 140.300 kilómetros y un diámetro de unos 280.600 kilómetros. Así que un sistema de anillos 1,35 veces más grande tendría un radio de 189.405 kilómetros y un diámetro de 378.810 kilómetros.
Entonces, la luna Damarian tendría que orbitar el planeta Checuti a una distancia de al menos 189,405 kilómetros para estar fuera del límite de Roche, porque los anillos probablemente estarían formados por lunas que pasaron dentro del límite de Roche.
O si Checuti tuviera el radio ecuatorial de Júpiter, 71.492 kilómetros, y el sistema de anillos se extendiera a (80.000 veces 1,35) kilómetros sobre la superficie de Checuti, el radio exterior del sistema de anillos estaría a unos 179.492 kilómetros sobre el centro de Checkuti.
Si Damarian orbitara Checuti justo más allá del sistema de anillos, tendría un día muy corto.
La luna Aegaeon de Saturno orbita Saturno a una distancia de 167.500 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 0,80812 días terrestres.
La luna Mimas de Saturno orbita Saturno a una distancia de kilómetros y tiene un período orbital y un día de 0,94242 días terrestres.
La luna de Júpiter, Amaltea, orbita a Júpiter a una distancia de 181.366 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 0,5012 días terrestres.
Tebe, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 222.452 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 0,6778 días terrestres.
Quinta parte: Duración máxima posible del día de Damarian.
Si desea que Damarian sea habitable para los humanos de la Tierra y seres con requisitos similares, y si considera que la duración máxima del día de Dole de 4 días terrestres es correcta, querrá que Damarian orbite Checutie en cuatro días o menos.
Las lunas de Saturno Dione, Helen y Polydeuces orbitan a Saturno a una distancia de 377 396 500 kilómetros y tienen períodos orbitales y días de 2,736 días terrestres.
La luna Rea de Saturno orbita Saturno a una distancia de 527.108 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 4.518 días terrestres.
Europa, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 671.034 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 3,5512 días terrestres.
Ganímedes, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 1.070.412 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 7,1546 días terrestres.
Si Checuti es mucho más masivo que Júpiter, pero tiene el mismo radio, la Luna Damarian podría obitarlo a una distancia algo mayor y aún tener días de menos de 4 días terrestres.
Sexta Parte: Las Magnetosferas de Checuti y Damarian.
A menos que la luna Damarian orbite dentro de la magnetosfera del planeta Checuti, no estará protegida por esa magnetosfera de los efectos dañinos de los vientos solares y los rayos cósmicos.
En "Magnetic Shielding of Exomoons Beyond the Habitable Edge", Rene Heller y Joge Zuluaga calculan cómo se forman y expanden las magnetosferas de los planetas gigantes con el tiempo. Algunos planetas gigantes pueden extender sus magnetosferas más allá de sus bordes habitables a zonas donde las lunas habitables son posibles en períodos relativamente cortos de tiempo astronómico, y así proteger esas lunas de la radiación exterior.
https://arxiv.org/abs/1309.0811[4]
Las lunas a distancias entre 5 y 20 radios planetarios de un planeta gigante pueden ser habitables desde el punto de vista de la iluminación y el calentamiento por mareas, pero aún así la magnetosfera planetaria influiría críticamente en su habitabilidad.
5 a 20 veces los radios equitoriales de Júpiter serían 357.460 a 1.429.840 kilómetros.
Tebe, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 222.242 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 0,6778 días terrestres.
La luna de Júpiter, Europa, orbita a Júpiter a una distancia de 421.700 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 1,7691 días terrestres.
Ganímedes, la luna de Júpiter, orbita alrededor de Júpiter a una distancia de 1.070.412 kilómetros y tiene un período orbital y un día de 7,1546 días terrestres.
Sin embargo, los cálculos de Heller y Zuluaga asumieron que las exolunas potencialmente habitables podrían tener solo unas pocas veces la masa de Marte y, por lo tanto, probablemente no tendrían sus propias mangnetosferas y necesitarían ser protegidas por las megaesferas de sus planetas.
Si una luna pudiera generar su propia magnetosfera para protección, no tendría que orbitar dentro de la magnetosfera del planeta para protección.
La pregunta original dice.
El diámetro de Damarian es de 19.113 km, pero su gravedad es casi la misma que la de la Tierra (está hecho en gran parte de un material más denso que el agua, magnético y se congela muy por encima de una temperatura habitable para la forma de vida promedio similar a la Tierra).
Entonces, Demarian podría ser lo suficientemente grande como para tener un fuerte campo magnético propio y no necesitar orbitar dentro del campo magnético del planeta Checuti. Por lo tanto, Demarian podría orbitar a una distancia mayor de Checuti y tener un período orbital mucho más largo y, por lo tanto, un día.
Sin embargo, los días y noches largos y las altas temperaturas durante el día y las bajas temperaturas durante la noche son bastante inconsistentes con la habitabilidad.
Y como regla general, cuanto más rápido gire un mundo y, por lo tanto, cuanto más corto sea su día, más fuerte será su campo magnético. Entonces, Demarian necesita rotar relativamente rápido para generar una magnetosfera lo suficientemente fuerte como para no tener que orbitar dentro de la magnetosfera de Checuti. Entonces, Demarian necesita tener un día relativamente corto y, por lo tanto, orbitar a Checuti relativamente cerca.
Séptima parte: La densidad de Damarian.
El diámetro de Damarian es de 19.113 km, pero su gravedad es casi la misma que la de la Tierra (está hecho en gran parte de un material más denso que el agua, magnético y se congela muy por encima de una temperatura habitable para la forma de vida promedio similar a la Tierra).
El diámetro de 19.113 kilómetros es 1,5 veces los 12.742 kilómetros de diámetro de la Tierra y, por tanto, Demarian tiene unas 3,375 veces el volumen de la Tierra. Si Demarian tiene 3,375 veces el volumen de la Tierra y está hecho de las mismas sustancias que la Tierra, debería tener al menos 3,375 veces la masa de la Tierra. La mayor masa de Demarian comprimirá su material a una densidad promedio mayor que la de la Tierra.
Sin embargo, dijo que la gravedad de Demarian debería ser similar a la de la Tierra.
En la página 53 de Planetas habitables para el hombre , Dole dice que dado que el límite superior de la gravedad superficial tolerable para los humanos es de aproximadamente 1,5 g , un planeta terrestre con una gravedad superficial de 1,5 g sería el tamaño máximo de un planeta habitable para los humanos.
De la Figura 9, se verá que esto corresponde a un planeta que tiene una masa de 2,35 masas terrestres, un radio de 1,25 radios terrestres y una velocidad de escape de 15,3 kilómetros por segundo.
No creo que una gravedad superficial en el límite superior de la resistencia humana cuente como la misma gravedad que la Tierra, pero se supone que Demarian es mucho más grande que ese planeta.
Así Demarian debe tener una densidad media mucho menor que la de la Tierra.
Entonces, el límite de Roche de Checuti para un objeto con la densidad promedio de Demarian debería estar mucho más lejos de Checuti de lo que sería para un objeto con la densidad de la Tierra.
Por lo tanto, debe evitar que Demarian se acerque demasiado a Checuti.
L. holandés
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