¿Es posible que un planeta caliente su luna a temperaturas habitables únicamente a través de la radiación infrarroja?

Las estrellas funcionan con fusión nuclear y la energía liberada se irradia a través de su superficie en forma de calor. Pero todos los objetos irradian alguna forma de radiación electromagnética dependiendo de su temperatura.

¿Es posible que un planeta sea lo suficientemente grande (es decir, tenga un área de superficie grande para irradiar calor) y lo suficientemente caliente (para aumentar la energía total emitida pero NO lo suficiente para que brille visiblemente en el espectro de luz visible) para calentar? una luna orbitándola a temperaturas habitables?

Y si es así, ¿a qué distancia tendría que orbitar la luna?

PD: Puedes suponer que la Luna tiene una atmósfera similar a la de la Tierra para moderar las temperaturas extremas y evitar que el calor se irradie como lo hace en nuestra Luna.

Una atmósfera no "evitará que el calor se irradie". Podría hacer que la luna fuera más fría de lo que sería sin la atmósfera si la atmósfera fuera parcialmente reflectante (por ejemplo, porque tuviera nubes, como la Tierra o Venus), porque entonces se reflejaría parte de la luz de la estrella (y del planeta). lejos.
¿Estás pensando en un planeta rebelde? Porque si está orbitando una estrella, la luna se calentará de todos modos.
En una nota semi relacionada, las fuerzas de las mareas pueden ser un factor enorme para dar a las lunas calor geotérmico, que luego puede transportarse a través de varios medios a la superficie; tome Ío por ejemplo. Si una luna tiene una atmósfera para evitar que se escape el calor, eso definitivamente la calentaría, pero tal vez un poco más que en el nivel habitable, y potencialmente con efectos secundarios que serían indeseables para la vida.

Respuestas (2)

Considere un planeta con temperatura efectiva T irradiando como un cuerpo negro, emitiendo una luminosidad total L = 4 π σ R 2 T 4 . a distancia a la potencia por metro cuadrado será

PAG = L 4 π a 2 = σ ( R a ) 2 T 4 .
Si exigimos un flujo de energía similar al del sol de PAG r mi q tu i r mi d , obtenemos una temperatura necesaria
T = [ PAG r mi q tu i r mi d σ ] 1 / 4 a R .

Para PAG r mi q tu i r mi d = 1000 W/m 2 , un tipo de Júpiter R = 70 , 000 kilómetros y a = 4 R (con seguridad fuera del límite de Roche) da T = 730 K - caliente (Júpiter es 88 K), pero no extremo de ninguna manera.

¿Podría agregar paréntesis relevantes para que el denominador en PAG = L / 4 π a 2 se identifica fácilmente?
@Stef: cambió al modo de visualización en su lugar. Generalmente, los paréntesis no se usan para hacer explícitos los denominadores en las obras que leo.

Problema parcial con la respuesta de Anders: 730K es un "Júpiter caliente", que creo que generalmente se mantiene caliente por la insolación estelar, que también calentaría la luna propuesta. Eliminando esa fuente de calor: poco después de que se formó Júpiter, suponiendo que orbitara a su distancia actual del Sol, en algún momento podría haber tenido una temperatura de radiación superficial de 730K, por calentamiento por gravedad/compresión. Luego se enfriaría gradualmente a una temperatura controlada por la luz del sol más como 88K. Entonces, la situación en la pregunta podría existir, pero solo por un breve tiempo. ¿Alguna estimación de cuánto tiempo? Y tal vez podría durar más si el núcleo tuviera alguna fuente de calor interna que no fuera la fusión estelar. Como una gran concentración de actínidos, cuyo calor de descomposición no permitiría que se enfríe, sino que también lo dejaría ser un "planeta" en lugar de una "estrella".

Sí, los Júpiter calientes reciben alimentación externa. Pero también puede obtener fusión de deuterio (durante un tiempo) en gigantes gaseosos más pesados, y las enanas marrones ciertamente mantienen su calor por más tiempo (y tienen aproximadamente el tamaño de Júpiter; si cuentan como planetas aquí es principalmente una cuestión de gusto).
Puede estimar el tiempo que la temperatura en la Luna es razonable utilizando los cálculos de luminosidad en Mordasiniet al .2012 aanda.org/articles/aa/pdf/2012/11/aa18457-11.pdf , particularmente fig. 10 allí
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