La radiación de los sistemas estelares binarios y cómo afectaría eso a un planeta que orbita ambas estrellas.

Estoy trabajando en un sistema solar para un mundo donde pretendo ubicar mis historias. Este mundo debería funcionar según las leyes de la física tal como las entendemos, de modo que, aunque la magia es algo que existe en este mundo, el mundo no necesita agitar manos mágicas.

Aquí hay información sobre el sistema que es inmutable en este momento:

El sistema solar es un sistema binario formado por una estrella de secuencia principal con una masa de 0,5 masas solares y un radio de 556 560 km y una estrella enana blanca con una masa de 0,5 masas solares y un radio de 9500 km. Está orbitado por dos planetas en los que cada planeta tiene aproximadamente la misma masa que la Tierra. Esto provoca fuerzas de marea de 3 veces la de la Luna en la Tierra.

Esto me lleva a mis dos preguntas:

  1. ¿La ligera acumulación de materia en la enana blanca a través de la corona de la estrella de secuencia principal causaría suficiente radiación como para que la vida fuera imposible?
  2. Y si es así, ¿cómo afectaría la temperatura de los planetas al colocar su separación orbital lo suficientemente grande como para que la enana blanca esté fuera de la corona de la otra estrella, ya que una de las estrellas siempre estaría significativamente más cerca del planeta que nuestro sol? ¿en la tierra?

En referencia a la segunda pregunta para estar fuera de la corona, las estrellas tendrían que tener una separación constante de al menos 8.046.720 km con una excentricidad de órbita de 0, lo que significa que una de las estrellas siempre estará entre 0 km y 4.023.360 km más cerca que significaría, en la escala más alta, aproximadamente un 2,7% más cerca del planeta que el Sol. Con esa separación orbital tendrían un periodo orbital de 4,8 días. También esa pregunta supone que tener una luminosidad total igual al sol para las estrellas binarias. Así que individualmente tendrían alrededor de 2,6e26 para la estrella de secuencia principal y 1,1e26 para la enana blanca.

Básicamente, está describiendo un sistema variable cataclísmico , aunque uno con baja actividad. Probablemente deberías preocuparte por los grandes arrebatos.
Los lóbulos de Roche de estas dos estrellas serían mucho más pequeños que los de su separación orbital y, como tales, no deberían experimentar una acreción importante. A esa distancia debe haber pequeños ocasionales.
0,5 masas solares es demasiado pequeño para una enana blanca. Tus números necesitan un poco de revisión
Adrienne - Ah, ya veo. Gracias. Me equivoqué con la separación. @steverino .5 masas solares es bastante normal para una enana blanca.

Respuestas (2)

Esto responde en gran medida a sus preguntas: habitabilidad de los sistemas estelares binarios

En cuanto a la radiación, el tamaño, la composición y la actividad del núcleo del planeta pueden determinar la fuerza de su magnetosfera. Que es el escudo invisible que ejerce el planeta que puede desviar la radiación cósmica.

En cuanto a la vida misma, algunas formas de vida son mejores que otras para resistir los efectos de la radiación. La vida extraterrestre en sí misma podría estructurarse de manera diferente para ser más impermeable a la radiación. El avance humano solo puede ser capaz de resolver este problema algún día también.

Respuestas: Si su planeta tiene una órbita de tipo P, cualquier acumulación entre las 2 estrellas debería ser en gran medida inofensiva para su planeta. Si su planeta tiene una órbita de tipo S, la distancia entre las estrellas necesaria para mantener esa órbita sería lo suficientemente grande como para que las acumulaciones no deberían ser un problema. Sin embargo, como con todos los desastres cósmicos, si es lo suficientemente grande y golpea justo en el lugar correcto, todo ha terminado.

Si cada planeta tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra, pero las fuerzas de marea son solo tres veces las causadas por la Luna, entonces están separados por una distancia de aproximadamente 1.154.527 kilómetros, o alrededor de 3 veces la distancia entre la Tierra y la Luna, con un tamaño angular de aproximadamente 0,287 grados; a modo de comparación, la Luna tiene un tamaño angular en el cielo de aproximadamente medio grado. Tendrán un período orbital entre sí (o "mes") de unos 101 días.

De todo eso, podemos concluir que los planetas dobles no tendrán un efecto significativo en la cantidad de luz o radiación que cada uno recibe, y podemos tratarlos como planetas individuales separados en lo que respecta a la habitabilidad en relación con las estrellas. Eso es una lástima, porque si fuera un planeta binario cercano, entonces podríamos confiar en el efecto de sombra para reducir los efectos problemáticos de la enana blanca.

Una estrella de secuencia principal de 0,5 masas solares tendrá una luminosidad de alrededor del 6-7% de la del Sol (la luminosidad de una enana blanca compacta debería ser insignificante), por lo que para obtener la misma insolación que la Tierra, el sistema de doble planeta tendrá que órbita mucho más cerca, unos 37.400.000 kilómetros. Eso es un poco más de 9 veces la separación entre las dos estrellas, por lo que la órbita debería ser estable. El año sería entonces de 45,65 días, ¡menos de la mitad de la duración de un mes!

Parece probable que tales planetas estén bloqueados por mareas entre sí, aunque ciertamente no es necesario . Si lo son, el mes es igual al día sideral, y cada uno se fijará en su posición en el cielo del otro. Eso haría que el día solar fuera igual a

L Y mi a r L METRO o norte t h L Y mi a r L METRO o norte t h =   83.27 mi a r t h d a y s

suponiendo una rotación progresiva del planeta doble (donde el signo negativo indica que el sol cruza el cielo en la dirección opuesta a la que normalmente espera), o   31.44 mi a r t h d a y s para rotación retrógrada. Ignorando los efectos del sol moviéndose de un lado a otro debido a su propia órbita alrededor de su pareja binaria, de todos modos.

Si asume mágicamente que la luminosidad y la duración del año son las mismas que para nuestra Tierra y Sol, entonces los días solares, suponiendo que los planetas dobles están bloqueados entre sí por mareas, se convierten en   139.68 y   79.15 Días de la Tierra, respectivamente.

La distancia de la Tierra al Sol varía entre 147.500.000 y 152.600.000 km en el transcurso de un año, una variación de alrededor del 1,7% a ambos lados de la media. Suponiendo órbitas perfectamente circulares, el cambio de distancia entre cualquiera de los lóbulos del planeta binario y la estrella de la secuencia principal variaría entre un mínimo de 0.25 A tu 4 , 023 , 360 k metro 577263.5 k metro =   0.219 A tu ,   32 , 798 , 844 k metro y un máximo de 0.25 A tu 4 , 023 , 360 k metro 577263.5 k metro =   0.281 A tu ,   42 , 000 , 091 k metro para los de baja luminosidad, en órbita cercana, dando una variación del 12,3% sobre la media; o entre 1 A tu 4 , 023 , 360 k metro 577263.5 k metro =   0.969 A tu ,   144 , 997 , 247 k metro y 1 A tu + 4 , 023 , 360 k metro + 577263.5 k metro =   1.03 A tu ,   154 , 198 , 494 k metro , para una variación del orden del 3,1% sobre la media.

La insolación en las latitudes templadas varía en mucho más del 12 % entre los solsticios de verano e invierno, por lo que diría que incluso la opción más extrema aquí debería poder sobrevivir, aunque habría estaciones notables en todo el planeta con una suma no muy sencilla. patrones de sinusoides inducidos por estas variaciones, además de lo que se pueda obtener de la inclinación del planeta doble con respecto a su órbita alrededor de los soles. Ampliar un poco la órbita también podría ser una buena idea, ya que estas variaciones de distancia de la suma de las sinusoides darán como resultado un tiempo más equitativo en los regímenes fríos y calientes y, por lo tanto, más tiempo en el régimen caliente que el que experimenta la Tierra. debido a la excentricidad orbital.

Entonces, lo único de lo que realmente debe preocuparse es la radiación de la enana blanca y los efectos de los eclipses de cada estrella por la otra. La mayoría de las veces, la enana blanca será solo una mancha brillante en el cielo que contribuye poco al calor del planeta doble, pero aumenta ligeramente la carga de rayos X y UV. Eso debería ser bastante sobrevivible con una atmósfera suficientemente espesa. Ocasionalmente, obtendrá un descanso del exceso de UV debido al eclipse de la estrella de la secuencia principal. La baja luminosidad de una enana blanca significa que prácticamente podemos ignorar la pequeña reducción de la insolación debida a su eclipse. Y, dado que las enanas blancas son diminutas, los tránsitos de la estrella de secuencia principal por la enana blanca también deberían tener un impacto insignificante en la insolación que reciben los planetas.

Esto es, sin embargo, un binario cataclísmico. Está en el borde exterior de serlo, pero es probable que tenga eventos recurrentes de nova con una frecuencia del orden de décadas, tal vez siglos. Si ocurre un evento de nova mientras la enana blanca está a la vista de uno de los planetas, será esterilizada. Y no solo el lado del mundo que mira hacia la estrella: miles de veces la luminosidad solar va a estropear todo el planeta. Entonces, necesitamos averiguar cuál es la probabilidad de que la enana blanca sea eclipsada desde el punto de vista del planeta binario en un momento dado. Eso es bastante complicado de hacer con precisión, pero realmente solo necesitamos un orden de magnitud, por lo que consideraremos solo un lóbulo del planeta binario a la vez.

Para la órbita 1AU, el tamaño angular promedio de la estrella de secuencia principal es de aproximadamente 0,4272 grados, y la desviación angular total de la enana blanca es de aproximadamente 3,08 grados. En realidad, pasará más tiempo en los bordes de su viaje, fuera del eclipse, que en alineación con la estrella de la secuencia principal, pero seremos generosos con fines de estimación del orden de magnitud y supondremos que pasa el mismo tiempo en todas las posiciones angulares. La mitad de las veces se superpone con la estrella de la secuencia principal, estará en eclipse, lo que equivale aproximadamente al 7% de las veces. Eso significa que, para cualquier evento de nova dado, hay más de un 93 % de posibilidades de que la mitad del planeta binario se esterilice, y mucho más (porque los eventos no están correlacionados) que un 87 % de posibilidades de que ambos se esterilicen. . Si las novas ocurren en una escala de tiempo de aproximadamente una vez por siglo,

Gorrón.

Para la órbita más cercana y de baja luminosidad, el tamaño angular de la estrella de secuencia principal es de aproximadamente 1,7 grados, mientras que la desviación angular de la enana blanca será de aproximadamente 12,28 grados. Eso da una probabilidad aproximada del 13% de estar en eclipse, lo que aún conduce a un valor de expectativa generoso de 132 años antes de que desaparezca toda la vida.

En resumen: la mayor parte del tiempo, la acreción y las variaciones en la distancia orbital deben estar dentro de los rangos propicios para la vida, suponiendo que los planetas tengan buenas condiciones. Pero los estallidos ocasionales de radiación nova de la enana blanca debido a la acumulación a largo plazo harían la vida imposible.

Para arreglar esto, querrá dar a las estrellas binarias un período orbital mucho más largo que unos pocos días, para asegurarse de que la enana blanca permanezca inactiva y, como resultado, querrá una estrella de secuencia principal más grande y luminosa para que pueda puede poner el planeta binario a una distancia lo suficientemente grande como para que la órbita permanezca estable y todavía reciba suficiente luz.