¿Es posible que dos estrellas estén en una órbita de herradura alrededor de una estrella mucho más grande?

Estaba leyendo sobre cómo Saturno tiene dos lunas, Jano y Epimeteo, que intercambian órbitas una vez cada cuatro años. ¿Podría suceder algo así a una escala mucho mayor, pero con estrellas en lugar de un planeta y lunas? Digamos que tienes una estrella grande y masiva con dos enanas rojas orbitando a su alrededor. ¿Podrían esas dos estrellas enanas rojas caer en una órbita de herradura, intercambiando órbitas regularmente cada pocos años más o menos?

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¡Eso es increíble! No sabía que Janus y Epimetheus estaban haciendo eso. Pregunta muy interesante.
¿Puedo visualizar esto en Celestia? Tengo problemas para entender las imágenes. ¿En qué consiste el permuta? ¿Cambiar el radio de las órbitas?
@Alchimista "swap" no aparece en el enlace. Puede que sea una mala elección de palabras. Las dos lunas se mueven aproximadamente en la misma órbita. Imagine primero que están uno frente al otro, ambos girando alrededor de Saturno. Uno retrocede lentamente mientras el otro avanza, hasta que parece que uno está "delante" del otro. Entonces el de delante acelera, el de "detrás" frena, pasan el momento en que están uno frente al otro y siguen hasta que el que antes estaba "detrás" ahora está "detrás". Si hace una pregunta separada sobre cómo se mueven, permitirá una mejor respuesta.
@uhoh gracias por la explicación. Echaré un vistazo en Celestia ya que sospecho que los dos satélites se manejan allí :)
He (más o menos) elaborado una respuesta a esto, pero es feo. Debatiendo sobre publicarlo porque es bastante crudo, pero lo haré si nadie más responde. En resumen, dos estrellas que se cruzan cada pocos años es imposible. La naturaleza de la órbita de herradura requiere que las órbitas estén cerca y, al estar cerca, la velocidad orbital también está cerca, por lo que una estrella tardaría mucho en alcanzar a la otra. Cambiarían después de cientos o incluso miles de órbitas, lo que significaría siglos o milenios. Aparte del marco de tiempo, no veo ninguna razón por la que esto no sea posible. Improbable quizás pero posible.
Janus y Epimethius, por ejemplo, están tan cerca de Saturno que orbitan el planeta en menos de un día, y Janus tarda unas 2000 órbitas (alrededor de 4 años) en atrapar a Epimethius o viceversa, para que cambien. . Tampoco cambian exactamente de lugar ya que Janus es más masivo, se mueven alrededor de una órbita baricéntrica teórica entre ellos pero más cerca de Janus. Epimethius se mueve alrededor de 3,6 km por cada 1 km que Janus se mueve debido a la conservación del impulso.
@uhoh, entiendo lo que significa intercambiar ahora. Tengo problemas con el carácter de herradura. ¿Cómo debo mirar para ver eso? En las figuras es como que a veces van retrógradas. Alternativamente, visto desde el planeta giratorio, NO veo por qué deberían aparecer en emicyckes sumando 360 ° en lugar de superponerse
@Alchimista en problemas de 3 cuerpos, es común cambiar a un marco de referencia giratorio. Si observa las dos lunas en un marco que gira a un ritmo constante y constante, entonces, con respecto a esa rotación, una luna puede avanzar lentamente y la otra retroceder lentamente, pero eso no es lo que sucede en un marco que no gira. Piense en ello (un poco) como un video de una carrera de autos, filmado por un avión que viaja junto con la velocidad promedio de todos los autos. En ese marco, algunos autos necesariamente retrocederán cuando otros avancen.

Respuestas (1)

Sí, es posible, sin embargo, es probable que tales órbitas sean inestables.

Por ejemplo en el papel

Ćuk, Matija, Douglas P. Hamilton y Matthew J. Holman. Estabilidad a largo plazo de las órbitas en herradura. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society 426.4 (2012): 3051-3056. doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21964.x

se descubrió que si la masa del segundo cuerpo se hace mayor que 1/1200 del primer cuerpo, las órbitas en herradura se vuelven inestables. (Se supuso que el tercer cuerpo tenía una masa despreciable).

La masa distinta de cero del tercer cuerpo se investigó recientemente en una tesis:

Balaji, Bhaskaran. Relaciones de masa en sistemas estelares triples que admiten órbitas en herradura . dis. Instituto Tecnológico de Massachusetts, 2016. resumen , pdf

y se encontró que además de la restricción de Ćuk et al. la masa distinta de cero del tercer cuerpo disminuye aún más la estabilidad de tales sistemas, de modo que la vida útil de la órbita de herradura τ ∝ metro 3 − 1 .

Para las estrellas, solo el acoplamiento de gigantes más masivos con enanas rojas más ligeras cumpliría la primera restricción y luego la tercera estrella nunca tendría una masa 'insignificante', se podría concluir que las órbitas de herradura cuando los tres cuerpos son estrellas son siempre inestables. Y para masas más grandes de estrellas más pequeñas, la vida útil de tales órbitas sería demasiado corta para esperar tales órbitas en nuestra vecindad.

Sin embargo, probablemente sería posible tener órbitas de herradura estables de dos estrellas (por ejemplo, una gigante azul y una enana roja) y un planeta.

"Sin embargo, probablemente sería posible tener órbitas de herradura estables de dos estrellas (digamos, una gigante azul y una enana roja) y un planeta". Ese sería un sistema interesante para un planeta.
¿Es posible que dos estrellas estén en una órbita de herradura alrededor de una estrella mucho más grande?
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