La razón (alternativa) de las estaciones, parte 2: estrella variable

Parte 1

En la Tierra, tenemos estaciones debido a la inclinación de nuestro planeta. En mi última pregunta, propuse un mundo alternativo donde las estaciones fueran causadas por una órbita excéntrica. Ahora voy por algo más exótico. En lugar de la inclinación axial o la excentricidad orbital, ¿qué pasaría si las estaciones fueran causadas por variaciones reales en la producción de energía de la estrella anfitriona del planeta?

Detalles:

  • El planeta es similar a la tierra y está habitado.
  • El sistema debe ser estable durante al menos 3.000 años.
  • La duración del ciclo "estacional" debe estar dentro del [-50%, +100%] de un año terrestre (es decir, entre seis y 24 meses).
  • La diferencia de temperatura para algún punto de la superficie del planeta entre "invierno" y "verano" debe ser de al menos 15 o F y no más de 40 o F.
  • El ciclo no tiene que ser exactamente el mismo que el de la Tierra, y todo lo anterior puede tomarse a la ligera a la luz de eso. Por ejemplo, el ciclo podría repetirse una vez cada cuatro años terrestres siempre que haya una estación fría de alguna descripción cada año terrestre, y un delta de temperatura de 60 o F es aceptable siempre que ocurra menos de una vez por estación cálida.

¿Es posible que un sistema estelar variable real produzca estaciones con estas características?

Y si es así, ¿qué tipo de estrella variable sería la más adecuada para producir ese mundo?

Si no, ¿qué tan cerca podemos llegar? ¿Qué variables son problemáticas?

Es importante destacar que no es necesario que el planeta se haya formado en su ubicación actual alrededor de la estrella, y el sistema no tiene que ser estable a lo largo de períodos de tiempo astronómicos. No me preocupa si un planeta habitable podría formar y evolucionar vida de manera realista en este escenario, solo si tal planeta podría tener estaciones causadas por una estrella variable.

Respuestas (2)

Veamos los dos extremos: Δ T = 15 F y Δ T = 40 F . En el primer caso, diré T min = 50 F ( 283.2  k ) y T máximo = sesenta y cinco F ( 291.5  k ). esto nos da

T máximo T min = 1.03
Supongamos también que la temperatura de la superficie del planeta está bien aproximada por su temperatura efectiva ; en otras palabras,
T T efecto = C L 1 / 4
dónde C es una función que no depende de T o L . digamos que L , min y L , máximo son las luminosidades estelares que corresponden a las temperaturas mínimas y máximas del planeta. Haciendo alguna sustitución, encontramos que
L , máximo L , min = 1.13
que en realidad es bastante pequeño para las estrellas variables. Ahora, vamos a convertir esto en un cambio en magnitud absoluta , metro . Tenemos
Δ metro = 2.5 registro 10 ( L , máximo L , min )
que nos da Δ metro = .133 magnitudes (recuerde, los objetos más brillantes tienen magnitudes más pequeñas).

En el segundo caso, digamos T min = 35 F ( 274.8  k ) y T máximo = 75 F ( 297.0  k ). esto nos da

T máximo T min = 1.08
entonces tenemos
L , máximo L , min = 1.63
y entonces Δ metro = 0.53 magnitudes

El mejor tipo de estrellas variables que puedo encontrar que cumplen con sus requisitos son las variables Alpha 2 Canum Venaticorum , que tienen períodos de hasta aproximadamente 160 días y cambios de magnitud de hasta 0,1 magnitudes (posiblemente más). Estas estrellas deberían producir efectos lo suficientemente similares a los que desea, dentro de cantidades razonables.


Es cierto que este tipo de estrellas -masivas y luminosas- no durarán mucho, y será difícil -no imposible, pero difícil- que se formen planetas (¡y vida!) a su alrededor. Sin embargo, como dice el último párrafo de la pregunta,

Es importante destacar que no es necesario que el planeta se haya formado en su ubicación actual alrededor de la estrella, y el sistema no tiene que ser estable a lo largo de períodos de tiempo astronómicos. No me preocupa si un planeta habitable podría formar y evolucionar vida de manera realista en este escenario.

Si alguien puede encontrar una estrella de vida más larga que tenga pulsaciones similares, sería fantástico. Por ahora, sin embargo, creo que esto es lo mejor que obtendrás.

Está utilizando T_min = 15F y T_max = 40F. Pero el OP quiere que el delta entre T_min y T_max esté entre 15 y 40F. Dado que su delta es 40-15=25F, respondió la pregunta correctamente, pero se lo perdió cuando la leyó.
@kingledion Tienes toda la razón. Gracias. Haré una edición sobre eso mañana para mostrar algunos valores numéricos más basados ​​en ese rango (también tengo otra información para agregar).
@kingledion Lo arreglé.

Existen estrellas variables que tienen un período de repetición fijo. Se conocen como variables cefeidas y fueron importantes en astronomía ya que el período te indica el brillo de la estrella y, por lo tanto, puedes calcular la distancia.

Mire el artículo vinculado: son de 4 a 20 veces más masivos que el Sol y hasta 100,000 veces más luminosos.

Sin embargo, los períodos solo llegan hasta unos 9 meses. Cuanto más largo es el período, más luminosa es la estrella. Supongo que la luminosidad varía con la masa (como las estrellas normales), por lo que estamos viendo las estrellas más grandes, o 20 masas solares.

La otra mala noticia es que tal estrella solo durará 5 millones y medio de años. ¡Así que no espere que los planetas se establezcan y la vida se forme en el lugar!

¡Gracias por su respuesta! Sin embargo, siento que no se ha abordado un punto importante. Las cefeidas parecen sufrir fluctuaciones masivas, de hasta dos magnitudes (eso es un factor de aumento de 4 en el brillo). Presumiblemente, solo se trata de radiación visible, pero aún así, me parece que el cambio en la producción de energía de las estrellas durante un ciclo sería demasiado grande para que algo sobreviva a ambos extremos.
El universo no tiene lo que estás buscando. El asentamiento necesita cavar y lidiar con los extremos, confiando en la roca para amortiguar la temperatura al promedio.