¿Este planeta circumbinario está configurado de manera estable?

Esta es la configuración ideal para mi sistema solar: EDITAR Se ha señalado que esta no es una configuración estable, por lo que quiero aclarar que todo en esta configuración se puede cambiar a voluntad para adaptarse a mi planeta. Lo único esencial es el tamaño, la gravedad y la temperatura de Enkei, ya que necesita sustentar a la fauna de mi mundo. Yaima pretende ser un planeta pero puede ser una luna.ingrese la descripción de la imagen aquí

Magnus (Estrella Principal):
Masa: 2,1879*(10^30)kg (1,1 Sol)
Luminosidad: 5,3688798*(10^26)W (1,396 Sol)
Diámetro: 1530540km (1,073 Sol)
Zona Habital: 1,13-1,63 AU

Ignis (Estrella Circumbinaria):
Masa: 5.1714*(10^29)kg (0.26 Sol)
Luminosidad: 3.4467993*(10^24)W (0.00896 Sol)
Diámetro: 513400km (0.369 Sol)
Eje Semimayor: ???

Enkei (Planeta):
Radio: 6923,5 km (1,0865 Tierra)
Masa: 5,63094*10^24 kg (0,9428 Tierra)
Volumen: 1390160000000 km^3 (1,2834 Tierra)
Gravedad: 7,84 m/s^2 (0,8G)
Densidad: 4,05 g/ cm^3 (0,735 Tierra)
Temperatura superficial: 292K 19°C
Semieje mayor: 260615093km 1,7421042951765742AU

En primer lugar, no tengo idea de cuál es la distancia orbital más adecuada para mi estrella binaria (tipo P), pero encontré que la distancia mínima es 0.11AU, por lo que 0.2 parecía una buena suposición. Obviamente, necesito un Sistema estable antes de que pueda comenzar a poblar el mundo, así que esto es lo más importante. En el peor de los casos, puedo descartar el binario y modificar nuestro sistema solar en consecuencia.

292 kelvin es la temperatura máxima que quiero para mi planeta, ya que afecta el clima y la evolución. Como no pude encontrar nada concreto para calcular la relación entre la temperatura y la densidad atmosférica, tracé la disparidad entre la temperatura esperada y la temperatura real para la Tierra, Marte y Venus junto con la presión atmosférica (1, 0,006 y 90, respectivamente). El uso de esta escala predijo que la temperatura de mi planeta (12x atmósferas terrestres) sería del 60 al 80 % de su temperatura real y debido a que el albedo sería similar al de la Tierra, esto me dio una distancia orbital de aproximadamente 1,74 UA, que está justo fuera de la zona habitable. zona. Eso hace que la temperatura esperada sea la misma que la de Marte, pero una atmósfera 12 veces más fuerte proporcionaría un amortiguador considerable y un paisaje similar al de la Tierra (es decir, Grandes Océanos) debería ayudar a regular la temperatura.

Si eso parece incorrecto, ¿existe una ecuación para la temperatura y la presión atmosférica? ¿O alguien puede calcular una distancia orbital más precisa que mantendría el planeta a unos 19 °C?

Tenga en cuenta que la distancia afecta la duración del año. Mi configuración actual permite días de 32 horas durante 539.751 días en un año, que son 540 días al año, 1 cada cuatro años, excepto al comienzo de un nuevo milenio.

No es una estrella circumbinaria . Los planetas que orbitan el baricentro de ambas estrellas son "circumbinarios". Tu diagrama muestra todo lo que orbita alrededor de la estrella principal.
@JDługosz Ignis es la segunda estrella, por lo que los planetas fuera de Ignis son de hecho circumbinarios.
Normalmente, escribiría un script de rebote y lo ejecutaría este fin de semana para ver si su configuración es estable. Sin embargo, no lo será. Con la segunda estrella tan cerca de la primera, las fuerzas de marea impedirían la formación de planetas cercanos, además las conjunciones de las estrellas (tan cercanas en masa) crearían variaciones gravitatorias relativamente enormes. No hay forma de que nada cerca de dos estrellas que se mantengan estables a lo largo de ~ 4 mil millones de años de evolución de la vida.
@kingledion Esta no es exactamente mi área de especialización, por lo que no tengo el conocimiento necesario para formar una buena suposición. ¿Tienes una idea de qué tipo de distancia debe ser? Solo el tamaño, el peso y la temperatura del planeta son importantes para mí, todo era esencialmente mi mejor ajuste y se puede cambiar.
Ponlo ahí fuera. Básicamente, para que un sistema de múltiples cuerpos sea estable, cada interacción tiene que 'actuar más o menos como' una interacción de 2 cuerpos. La masa del Sol domina lo suficiente el Sistema Solar, y los planetas están lo suficientemente separados, por lo que la órbita de cada planeta puede tratarse en su mayoría como una interacción planeta-Sol. Los sistemas estelares múltiples (más de 2) están compuestos de estrellas binarias y únicas (Alpha Centauri es una binaria con un tercer miembro muy distante; Próxima está lo suficientemente distante como para tratar a Alpha A y B como una sola fuente de gravedad; Epsilon Lyrae son dos binarias , lo suficientemente separados como para que cada uno pueda tratar
el otro como una única fuente de gravedad). Entonces, para que sus planetas sean estables, Ignis debe estar lo suficientemente lejos como para que su gravedad sea básicamente "ignorable". Se supone que Alpha Centauri (separación mínima de 11,2 AU) es un lugar muy difícil, pero quizás posible, para formar planetas en zona habitable, al menos con la zona habitable más pequeña de B. Ahora, Ignis tiene una masa significativamente menor que A Cen A o B, pero su diagrama tiene un montón de planetas más alejados que el habitable 1.7 AU. Entonces, probablemente mucho, mucho más lejos: al menos 50 AU, y varios cientos de AU probablemente serían mucho más cómodos.
@ZacWalton Puedo intentarlo cuando tenga algo de tiempo, pero sobre todo porque jugar con estas cosas es divertido. Vuelva a revisar esta pregunta en una semana o dos. Solo tenga en cuenta que las preguntas del tipo "desarrollar mi mundo" no encajan bien en este sitio, en general.
¡Eso es muy útil! Los sistemas PH1b y Kepler-47 son buenos ejemplos de lo que busco. No me sentía cómodo pidiéndole a alguien que me construyera un sistema solar, así que intenté calcular algo que consideré estable. Solo me falta juicio. por lo que puedo decir, es posible tener un planeta circumbinario habitable, solo necesito agregar las matemáticas para poder construir un mundo preciso.
Tal vez podría usar un punto de Lagrange estable para el sistema de dos estrellas como la coordenada del centro de masa de su sistema de dos planetas. Por supuesto, esta configuración grita un diseño inteligente, pero creo que debería funcionar.
Si das un objetivo de historia general para tu sistema estelar, la gente podría darte un escenario más estable... Solo digo.
Es un poco torpe, pero un simulador de gravedad que puede probar está aquí: phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_en.html
@David Elm No es una historia particular para el sistema (sé que puede parecer redundante desde el exterior), pero estoy tratando de mantenerme 100% científicamente preciso al crear mi mundo. Si permite un planeta capaz de soportar un gran organismo terrestre no muy diferente al nuestro, entonces estoy fácilmente satisfecho. Ese enlace es muy útil, gracias, aunque no da mucha indicación de las unidades.

Respuestas (1)

Configuración

Probé su escenario usando Rebound , un paquete de simulación orbital con una ingeniosa interfaz de python. Si desea ver el código que utilicé, está disponible en mi github aquí .

Aquí están los números que usé para mi primera carrera:

m_magnus = 1.1          #2.19e30 kg
m_ignis =  0.26         #5.17e29 kg 
m_enkei =  2.83e-6      #5.63e24 kg

a_ignis = 0.2     # AU
a_enkei = 1.74    # AU

e_ignis = 0.01
e_enkei = 0.01

Además de los números que proporcionaste, agregué algunas excentricidades para ver si funcionaba.

Resultados

La simulación duró 1 millón de años terrestres. Solo incluí a Enkei y las dos estrellas en la simulación. A una distancia de 0,2 AU, Ignis no hizo mucho para interrumpir la órbita de Enkei.

La variación máxima que vi en el eje semi-mayor de Enkei en esos millones de años fue de alrededor del 1,7%; esta variación fue algo aleatoria, no pude trazar ningún patrón para ella. Definitivamente hay algunos armónicos orbitales interesantes, como puede ver en el gráfico a continuación:ingrese la descripción de la imagen aquí

Rompí el gráfico del semieje mayor en una escala de tiempo más larga.ingrese la descripción de la imagen aquí

Estas son algunas dinámicas orbitales interesantes. Los cambios de excentricidad harán que su planeta alterne básicamente años cálidos y fríos con aproximadamente la misma variabilidad que vemos en nuestro planeta año tras año. Los cambios del eje semi-principal serán más significativos, provocando un cambio de hasta un 3,5% en la insolación en un lapso de tiempo de aproximadamente una década. Esa es suficiente insolación para producir cambios notables de varios grados C de más cálido a más frío.

Entonces, sin tener en cuenta ninguno de los otros planetas, la configuración enumerada anteriormente parece ser estable y tiene algunas características orbitales interesantes para arrancar. Para ser claros, la simulación numérica, sin importar qué tan avanzada sea, no puede probar la estabilidad de un sistema de n cuerpos, pero puede sugerir que es probable.

Si desea agregar información de masa, semieje mayor y excentricidad para algunos de los otros planetas, puedo agregarlos a la simulación.

Insolación

Cuando tenga más tiempo, actualizaré esta pregunta con gráficos de insolación, como lo hice en esta pregunta . Con suerte, esto ayudará a determinar cómo serán las estaciones del planeta y las temperaturas promedio, y arrojará algo más de luz sobre los armónicos orbitales.

¡Vaya que esto es útil! Dice que el rebote no es compatible con Windows, así que no creo que pueda probarlo yo mismo. Sin embargo, esto parece prometedor. Por lo que sabes, ¿hay alguna razón para sospechar que el planeta no permanecería estable el tiempo suficiente para sustentar la vida? ¿Quizás más de 100mya?
@ZacWalton Bueno, los sistemas de n cuerpos (como un sistema solar con 2 estrellas y n-2 planetas) son intrínsecamente caóticos. Es decir, ligeras perturbaciones pueden tener efectos masivos en los resultados. Lo que hago con mi simulación es demostrar que hay un conjunto de condiciones iniciales que podrían funcionar. No puedo, con mi pequeña computadora de escritorio, probar nada. sin embargo, si este sistema parece ser estable durante más de 1 millón de órbitas, es al menos plausible, e incluso probable, que sea estable durante la vida útil de la estrella principal.
"Cuando tenga más tiempo, actualizaré esta pregunta con gráficos de insolación" , entonces, ¿ha tenido más tiempo?
@Molot Divertido, ¡creo que tengo algo de tiempo libre por venir!
@kingledion Disculpas por la larga pausa, he estado usando esto como marco hasta ahora, pero me gustaría profundizar más en el clima del planeta. Dijo que vio una variación del 1,7 % en el semieje mayor, pero el gráfico solo muestra una diferencia de 0,0005 AU, que es considerablemente menos que el 1,7 %. ¿Hay algo que me falta o el gráfico es solo una instantánea de la línea de tiempo? Entiendo que ha pasado un tiempo, pero si pudiera arrojar algo de luz sobre esto, ¡estaría extremadamente agradecido!
¿Este planeta circumbinario está configurado de manera estable?
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