¿Podría haber un planeta en el baricentro entre dos o más estrellas que giran una alrededor de la otra?

En los sistemas estelares binarios, ¿podría haber un planeta alrededor del cual giran las estrellas, con un día eterno en todos los lados?

1er escenario: imagine un sistema binario que consta de dos estrellas G5V similares al Sol de 1 masa solar cada una, orbitando entre sí, y en el baricentro entre ellas hay un planeta (lo que haría que el planeta mismo girara a la misma velocidad horizontal alrededor de su eje, haciendo cada sol aparece siempre sobre el mismo lugar del planeta). Si las estrellas giraran alrededor del planeta, ambos lados estarían iluminados de manera similar. No veo por qué debería ser imposible. Un planeta que alguna vez fue el más externo en órbita alrededor de una de las estrellas fue expulsado de su órbita por la gravedad de la otra estrella, migrando al baricentro entre ellas.

Segundo escenario: imagina que hay un planeta en el punto de Lagrange entre Alpha Centauri A y B. Si las estrellas giraran alrededor del planeta, ambos lados estarían iluminados de manera similar. ¿ Sería eso posible?

¿Situaciones como las anteriores ocurren o incluso se observaron?

@antispinwards Amplié mi pregunta.

Respuestas (2)

No. Tal arreglo es, en el mejor de los casos, "metaestable". Es decir, aunque existen soluciones periódicas para el problema de los tres cuerpos (órbitas estables), una perturbación infinitesimal (por ejemplo, el batir de las alas de la mariposa proverbial) empujará al sistema fuera de la órbita estable y hacia el caos. Lograr que un planeta permanezca en el baricentro es como tratar de equilibrar un lápiz sobre su punta afilada.

Con dos cuerpos, cada uno orbita alrededor del baricentro. Pero con tres cuerpos, los cuerpos no orbitan alrededor del baricentro de tres vías. Y un planeta situado cerca del baricentro de dos estrellas no tenderá a permanecer en órbita alrededor de ese punto.

El punto de Lagrange L1 también es, en el mejor de los casos, metaestable. Los satélites que orbitan el sol en el punto Lagrangiano Tierra-Sol necesitan encender sus motores y hacer "mantenimiento de la estación" regular para evitar que se alejen.

Los puntos L4 y L5 pueden ser estables. Los cuerpos en los puntos L4 y 5 se denominan "troyanos". Sin embargo, no se conocen exoplanetas troyanos. Un planeta troyano vería las dos estrellas separadas por (una cantidad variable con un promedio de) 60 grados

Pero, ¿y si el planeta estuviera en el mismo baricentro entre dos estrellas de igual masa? Me refiero a que el baricentro del sistema está en el centro del núcleo del planeta. ¿Sería esto realmente inestable?
Una forma de ver por qué es inestable es pensar en lo que sucede si el planeta es empujado un poco hacia un lado o hacia el otro. Si las atracciones gravitatorias de las dos estrellas son exactamente iguales, entonces una perturbación que empuje al planeta, aunque sea un poco, en una dirección hará que la atracción de una estrella sea ahora más fuerte que la otra, y el planeta seguirá moviéndose en esa dirección. Podrías decir "pero lo mantendré en el centro, ¡no permitiré que se perturbe!" Pero eso es imposible a menos que estés en un universo vacío; siempre hay pequeñas perturbaciones de otras estrellas.
Vale la pena señalar que el L 4 y L 5 los puntos solo son estables para proporciones de masa metro 1 / metro 2 ≳ 25 , que es una proporción de masa bastante extrema para las estrellas binarias.

¿Podría haber un planeta en el baricentro entre dos o más estrellas que giran una alrededor de la otra?

No.

El mejor escenario de dos estrellas es dos estrellas de igual masa. En ese caso, el baricentro está a medio camino entre las dos estrellas y coincide con el punto L1 de Lagrange. El punto de Lagrange L1 es metaestable. Otro nombre para metaestable es inestable. Piense en ello como un lápiz muy afilado parado hacia arriba. En teoría, un lápiz se puede parar derecho. En la práctica, se cae en muy poco tiempo.

Si una de las dos estrellas es más masiva que la otra, el baricentro ni siquiera es metaestable. El baricentro está más cerca de la estrella más masiva que de la estrella menos masiva, lo que a su vez significa que la aceleración gravitatoria hacia la estrella más masiva es mayor que hacia la estrella menos masiva. El objeto en el baricentro orbitará la estrella más masiva a una velocidad mayor que la de las dos estrellas que se orbitan entre sí. La estrella menos masiva será una mera perturbación.

Lo mismo se aplica a más de dos estrellas. Si bien hay equilibrios teóricos en la punta de un lápiz de pie que son metaestables, estos puntos son un espacio de medida cero. En otras palabras, no hay ninguna posibilidad de que esto suceda.

El telescopio James Webb se colocará en el punto L entre la Tierra y el Sol. ¿Por qué eso sería más estable?
@Giovanni El JWST estará en una órbita de halo alrededor del punto L2, lo que coloca a la Tierra entre él y el Sol, y necesitará gastar unos pocos m/s de delta-V por año para permanecer cerca de ese punto. Una vez que se agote el combustible de la estación, permanecerá en una órbita solar, pero no permanecerá cerca de L2.
@notovny Gracias. Aunque si te entiendo correctamente, el JWST estará en el otro lado, donde la Tierra está entre ellos, ¿no el telescopio entre la Tierra y el Sol?
@Giovanni: la vecindad del punto Sol-Tierra L1 es una buena ubicación para una nave espacial que observa el Sol, pero no tan buena para observar el universo. La vecindad del punto Sol-Tierra L2 es una buena ubicación para una nave espacial que observe el universo. Tenga en cuenta que escribí "cercanías de". Los puntos de Lagrange lineales (L1, L2 y L3) son metaestables. Se necesitaría una inmensa cantidad de combustible para que una nave espacial permanezca en estos puntos. Resulta que hay pseudoórbitas alrededor de estos puntos que son mucho menos inestables en el sentido de que se necesita mucho menos combustible para mantenerse en posición. (continuado)
El JWST se colocará en una órbita de halo (uno de los tres tipos diferentes de pseudoórbitas) sobre el punto Sol-Tierra L2. La forma de visualizar estas pseudoórbitas es imaginar un marco de referencia que gira con la órbita de la Tierra alrededor del Sol y que se estira y contrae a medida que la Tierra se aleja y se acerca al Sol. La posición del Sol y la Tierra son fijas desde esta perspectiva. Desde esta perspectiva, los objetos en una de estas pseudoórbitas (órbitas de halo, órbitas de Lissajous y órbitas de Lyapunov) parecen orbitar uno de los puntos de Lagrange.
Ocasionalmente, es necesario realizar el mantenimiento de la posición para mantener dicha nave espacial en la vecindad del punto de Lagrange alrededor del cual está orbitando. Cuando el JWST se quede sin combustible de mantenimiento de la estación, se alejará de su órbita de halo y orbitará alrededor del Sol.
@DavidHammen Ya veo, pero ¿cómo es posible L2 si está en el otro lado de la Tierra? ¿Es porque el Sol tiene mucha más gravedad que la Tierra que hay un punto Lagrangiano en el otro lado? ¿Y L2 no sería inestable también debido a la gravedad de la Luna?
@Giovanni: un buen lugar para comenzar es una búsqueda en la web sobre el "problema circular restringido de tres cuerpos", o CR3BP para abreviar.
¿Podría haber un planeta en el baricentro entre dos o más estrellas que giran una alrededor de la otra?
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