Frecuencia de planetas nómadas que pasan a 30 AU del sol

Una estimación reciente del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas (un instituto conjunto de Stanford y SLAC) es que hay alrededor de 100 000 veces más 'planetas nómadas' que estrellas.

Encontré " The Close Approach of Stars in the Solar Neighborhood, Matthews, RAJ, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 35, NO. 1, P. 1, 1994" que estimó que la frecuencia de otras estrellas que pasan dentro de un distancia dada para ser

F r ( r ) = 2 π r 2 ρ s V s

dónde

V s ≈ 19.5  kilómetros / segundo

y

ρ s ≈ 0.11  estrellas / parsec 3

Resultando en

F r ( r ) ≈ 10 − 5 r [ ordenador personal ] 2 año − 1

Suponiendo que esas estimaciones sean precisas y sustituyendo

ρ s ≈ 11000  planetas / parsec 3

y

r [ ordenador personal ] ≈ 0.000145  parsecs

obtenemos una frecuencia de

F r ≈ ( 10 − 5 ) ( 0.000145 2 ) ( 10 5 ) / año

o

F r ≈ 2 × 10 − 8 / año

Esto nos da un "encuentro cercano" neto del sistema solar con un planeta nómada aproximadamente cada 50 millones de años.

¿Parece una estimación razonable?

Tu LaTeX estaba haciendo exactamente lo que le dijiste que hiciera. Hay un par de formas de obtener texto vertical en modo matemático. Apliqué uno de ellos para ti. Puedes ver lo que hice mirando el historial de edición.
Sin duda, estos planetas no se distribuirán uniformemente, sino que se agruparán libremente en corrientes, nubes o capas relacionadas con la disposición estelar circundante y la estructura galáctica. Podrían ser escasos en las áreas donde pasan las estrellas, y quizás más densos en las áreas donde las estrellas son pocas, por ejemplo, entre los brazos galácticos. Pero con una idea hipotética tan nueva, uno tiene que comenzar con algún tipo de estimación cruda para guiar el pensamiento posterior.

Respuestas (1)

Decidí ver si la estimación a la que llega da un resultado aparentemente razonable.

0,000145 parsecs (30 AU, aproximadamente el radio de la órbita de Neptuno) es un encuentro cercano. Esta cercanía me hizo pensar en un principio que 50 millones de años parecían a menudo. No tenemos evidencia de planetas gigantes que pasen tan cerca tan a menudo.

Entonces miré la distribución masiva de estos 'planetas nómadas'. En el artículo dice que "van desde el tamaño de Plutón hasta más grande que Júpiter", o 0.002 METRO mi a > 300 METRO mi . Podemos suponer que hay muchos más cuerpos del tamaño de planetas enanos que gigantes gaseosos.

Ahora nos preguntamos, ¿esto parece correcto? Aproximadamente cada 50 millones de años, un cuerpo del tamaño de Plutón pasa tan cerca como la órbita de Neptuno. Y tengo que decir que sí, esto parece razonable . Un cuerpo del tamaño de Plutón no produciría mucha perturbación a esa distancia, casi seguramente no lo suficiente como para afectar significativamente las órbitas de los planetas y solo a veces lo suficiente como para perturbar algunos objetos de la Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper.

(Un cuerpo del tamaño de Júpiter podría pasar tan cerca con mucha menos frecuencia, en escalas de tiempo de mil millones de años más o menos; podrías imaginar que esto podría ayudar a explicar algunas anomalías como la distribución de las órbitas del planeta gigante, pero eso es solo especulación).

Esto es similar a cómo los asteroides suelen pasar más cerca que la distancia entre la Luna y la Tierra. Es interesante y notable, pero no catastrófico, lo que me hace querer decir, basándome en la intuición, que su estimación es razonable.

Además: dado que se puede suponer que hay muchos más cuerpos del tamaño de Plutón que del tamaño de Júpiter, entonces digamos que la distribución es más o menos logarítmica: obtenemos en promedio un cuerpo del tamaño de Plutón cada 50 millones de años, un cuerpo del tamaño de la Luna cada 150 millones, un cuerpo del tamaño de Marte cada 350 millones, un cuerpo del tamaño de la Tierra cada mil millones de años. No suena irrazonable en absoluto.
Los diversos estudios de microlentes en los años 90 midieron efectivamente el extremo superior de esa distribución. No tengo idea de dónde buscar o qué tan fácil será interpretar los datos.
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