Las estrellas enanas tienen planetas de tamaño terrestre que orbitan en zonas habitables muy cerca de ellas. A menudo se dice que estos exoplanetas están bloqueados por mareas con su estrella, como la Luna lo está con la Tierra, y que, por lo tanto, tienen un hemisferio caliente y otro frío.
Pero en el sistema solar solo hay un planeta bloqueado por mareas, y ese es Mercurio, que está bloqueado de forma asíncrona en una relación 2:3. Gira en relación con el sol de todos modos. Y solo un planeta conocido que prácticamente no gira en absoluto, Venus. Pero Venus tiene una atmósfera supergiratoria que distribuye el calor de la insolación por todas partes de todos modos.
¿Hay razones para creer que el bloqueo de mareas asíncrono y las atmósferas súper rotatorias son menos comunes para los planetas con estrellas enanas que en los sistemas planetarios con una estrella similar a la solar?
No estoy exactamente seguro de lo que está preguntando, porque toca algunos puntos relacionados.
La razón por la que se cree que los planetas alrededor de las estrellas enanas rojas están bloqueados por mareas es porque la fuerza de marea es comparativamente mucho mayor para la zona habitable. Tomemos, por ejemplo, una estrella con la mitad de la masa de nuestro sol. Tendría, en términos generales, 1/16 de la producción solar, por lo que un planeta, para obtener la misma cantidad de calor, tendría que estar 4 veces más cerca o 1/4 AU.
La fuerza de las mareas aumenta en el cubo de la distancia, o 4^3, o 64, y la masa, 1/2, significa que por solo la mitad de la masa solar, la fuerza de las mareas en un planeta que recibe el mismo calor es 32 veces mayor. Esa es una relación aproximada a la quinta potencia, que es muy significativa. Cuando llegas a masas solares del 25% de la masa del sol o menos, la fuerza de marea para un planeta de zona habitable puede ser miles de veces mayor que la fuerza de marea para la zona habitable de nuestro sistema solar. Debido a las altas fuerzas de las mareas, es muy probable que los planetas en la zona habitable de las estrellas pequeñas estén bloqueados por mareas, al menos para cualquier órbita casi circular. Eso es casi seguro cuando la estrella está por debajo de cierto tamaño.
Hay algunas teorías de que el calentamiento térmico de la atmósfera de un planeta lleva tiempo, por lo que no sucede precisamente al mediodía, pero un par de horas después de eso, se espera que haya un par de marea en la atmósfera superior y un equilibrio donde la rotación constante de la atmósfera se arrastra sobre la superficie y mantiene el planeta en rotación, por lo que el planeta nunca se bloquea por mareas. Venus podría ser un ejemplo de eso. Pero los artículos a continuación sugieren que se predice que esto solo sucederá en las enanas rojas más grandes, del 50% de la masa del sol o más grandes. Artículo aquí y aquí para más detalles.
En resumen, para las estrellas enanas rojas más pequeñas, el bloqueo de marea es probablemente muy común dentro de la zona habitable. Para las estrellas enanas rojas más grandes, es posible que obtenga una mezcla, que se vuelve menos común para los planetas más alejados.
Las rotaciones mantenidas por el par del viento son probablemente, al menos, en mi opinión, no giran muy rápidamente, similar a Venus, una rotación lenta hace que los vientos alisios súper giratorios sean fáciles. (Digo vientos alisios porque no creo que el viento meteorológico o el viento local se consideren súper giratorios), por lo que creo que deberíamos considerar la velocidad y dirección del viento relativamente permanentes).
Y para cualquier planeta que gire lentamente, el viento de súper rotación debería ser bastante común.
Para las estrellas más pequeñas, como Trappist 1, que con 0,08 masas solares no está muy lejos del tamaño mínimo para una enana roja, su planeta más interior tiene un período de solo 1,5 días, su rotación correspondiente (sideral, no solar). ) también tiene un período de 1,5 días. Probablemente sea una rotación lo suficientemente rápida como para generar un efecto Coriolis significativo y un clima interesante (siempre que el planeta no haya perdido su atmósfera, lo que también es posible con órbitas cercanas alrededor de estrellas pequeñas). Esa es una velocidad de superficie ecuatorial de más de 600 km/h, por lo que para un planeta en órbita muy cercana alrededor de las enanas rojas más pequeñas, es posible que no se produzcan vientos súper giratorios.
Mirando los períodos orbitales de los planetas alrededor de Trappist 1 . Los 2 o 3 planetas internos podrían girar demasiado rápido para tener vientos súper giratorios. El quinto, por ejemplo, con un período orbital de 9 días, correspondiente a una velocidad de rotación sideral en el ecuador de no mucho más de 100 km/h, es probable que tenga vientos súper rotatorios. Cuanto más largo sea el período orbital, más probable es que ocurran vientos súper rotativos. Cualquier planeta bloqueado por mareas con un período orbital de más de 10 días debería ser estadísticamente probable que tenga vientos súper giratorios (en comparación con la rotación sideral). Rotación solar, bueno, según esa medida, todos los planetas bloqueados por mareas con atmósfera tienen vientos súper giratorios.
Mercurio está en una resonancia de giro-órbita distinta de 1:1, por lo que no está bloqueado por mareas . Esto puede ocurrir en órbitas excéntricas y cuando las mareas son débiles (de manera que la órbita permanece excéntrica). El sistema de planetas recientemente descubierto (Trappist-1) tiene 7 planetas en órbitas con excentricidad muy pequeña, por lo que la Situación de Mercurio no se producirá.
Editar Consulte también esta pregunta reciente sobre el bloqueo de la órbita giratoria. La excentricidad y la evolución de la órbita de giro están estrechamente acopladas (debido a la conservación del momento angular total), pero la escala de tiempo para este último es mucho más corta. Por lo tanto, la relación entre el espín y la frecuencia orbital alcanza rápidamente un equilibrio (que depende de la excentricidad), pero si las mareas son débiles, la excentricidad puede no cambiar y el sistema apenas cambia. Esta es la situación de Mercurio.
usuarioLTK