¿Puede una estrella binaria "orbitar" ópticamente un planeta?

Estaba viendo un anime de ciencia ficción de mediados de los 70. En él, había una estrella orbitando un planeta. Como esto parecía imposible, y nunca había oído hablar de ello, busqué en Internet para ver si esto podría ser posible en una situación muy poco probable o en teoría.

En una pregunta similar en Quora , después de muchas respuestas no, no, no, no de astrónomos/astrofísicos, algunos de ellos con modelos y teorías muy detallados con diferentes escenarios y ecuaciones, una respuesta decía:

Absolutamente.

Si hubiera dos estrellas de masa idéntica orbitando entre sí en equilibrio, podrías arrojar un planeta de cualquier tamaño al baricentro de las dos estrellas. Entonces, ópticamente no tendrías solo una, sino dos estrellas orbitando un planeta. El planeta estaría equidistante de las dos estrellas en todo momento y experimentaría una atracción gravitacional idéntica en dos direcciones diametralmente opuestas y, por lo tanto, nunca se desviaría del baricentro. Sin embargo, este sistema no estaría en un equilibrio estable, y un objeto celeste de cualquier masa que pase podría alterar este sistema. Por lo tanto, esto es probablemente algo que es poco probable que se observe.

es posible?

No soy astrofísico, así que no puedo darte una respuesta adecuada con las matemáticas, por lo tanto, esto es un comentario. Apuesto a que las respuestas que obtendrá aquí estarán en la línea de "eso es demasiado inestable para durar cualquier período de tiempo. Incluso la más mínima perturbación eventualmente enviaría el planeta a una de las estrellas, o lejos de ambas". de ellos". Apuesto a que su respuesta citada es desde un punto de vista de matemáticas puras, ignorar variables innecesarias, no un punto de vista de esto realmente puede suceder. Relacionado, encontrará este artículo interesante: spaceplace.nasa.gov/barycenter/en
Pregunta interesante, ya que @Cody dice que la respuesta probablemente se encuentre en algún modelo matemático del problema de los 3 cuerpos en cuanto a qué tan estable sería tal órbita.
Pero hasta donde yo sé hay astrofísicos aquí, ¿alguien podría responder eso o es demasiado difícil? Honestamente pregunto porque no tengo idea, podría ser muy fácil de calcular o no, ya que no tengo el conocimiento, no puedo decir
Cody tiene razón. Tampoco es necesario ser astrofísico. Una comprensión básica de las órbitas le dirá que 2 cuerpos grandes que orbitan alrededor de un tercero más pequeño no son estables porque el cuerpo central se saldría de su lugar y no hay fuerza que lo mantenga en el centro, pero una vez fuera del centro, habría fuerzas para tirar es acerca de. Como un lápiz balanceándose sobre su punta en el viento. No es estable. (si alguien quiere responder con imágenes y puntos de silla, siéntase libre), pero esa solución en particular es inteligente, poco realista y temporal.
¿Hay alguna forma de calcular cuánto tiempo podría pasar en ese estado inestable? Porque inestable en términos de estrellas podría ser muchos años.
Realmente no, y la respuesta probablemente podría oscilar entre 5 minutos y 100 000 años. Hay demasiadas incógnitas y demasiadas variables para decir algo así con certeza. Para usar la analogía de userLTK, podría colocar un lápiz precisamente en su punta, pero ¿quién puede decir cuánto tiempo pasará hasta que se caiga? ¿Puede explicar todos los temblores leves de la Tierra o las ligeras ráfagas de viento? Además, según los procesos de formación conocidos, no existe una forma natural de que se haya formado un sistema como ese. Tendría que ser diseñado a propósito de esa manera y ¿quién va a hacer eso?
La última pregunta que hice fue sobre "estrellas rebeldes". Creo que hay una teoría que leí en alguna parte de que se desechan de las galaxias en ciertos eventos. ¿No puede un planeta ser desechado por un evento y luego ser capturado por una estrella binaria? (muy improbable, pero teniendo en cuenta el tamaño del universo conocido, ¿no se vuelve menos improbable?)
@sephyr, sería genial saber qué magnitud de fuerzas se necesitarían para perturbar dicho sistema para saber si el ejemplo del lápiz es bueno o no.
@Pablo, esa probablemente debería ser una pregunta separada, pero los planetas pueden ser arrojados, perdidos por una estrella y capturados por otra. Cualquier sistema de 3 o más cuerpos hace posible tanto la expulsión (pícaro) como la captura. La captura es menos común y los planetas rebeldes son probablemente bastante comunes, pero la captura de planetas rebeldes y estrellas que roban planetas de otras estrellas pueden ocurrir cuando pasan lo suficientemente cerca.
Relacionado: academicpedia.org/article/Sitnikov_problem GIF genial y luego muchas matemáticas...

Respuestas (1)

Los planetas no orbitan estrellas. Las estrellas no orbitan planetas.

Siempre que hay dos cuerpos unidos por la gravedad, ambos están orbitando su centro de masa común. Por ejemplo, tanto la Tierra como la Luna giran alrededor de su centro de masa común, pero en realidad está bastante cerca del centro de la Tierra, por lo que parece que la Luna gira alrededor de la Tierra.

Para que una estrella parezca orbitar un planeta, eso significaría que el planeta es mucho más pesado que la estrella. Hasta donde sabemos, eso es imposible. Su centro de masa común estaría mucho más cerca de la estrella, por lo que parecería que el planeta está orbitando la estrella, como de costumbre.

Si tiene dos estrellas orbitando entre sí (en realidad, orbitando su centro de masa común) muy cerca, entonces podría tener un planeta girando alrededor de ambos. Si el planeta está dando vueltas demasiado cerca, su órbita no sería estable.

Pero si la órbita del planeta está lo suficientemente lejos del par de estrellas, la órbita podría ser estable durante mucho tiempo. La distancia mínima es al menos 2x... 4x la distancia entre estrellas, idealmente mucho más grande. Hemos descubierto tales planetas. Kepler-47c es un gigante gaseoso en la zona habitable circumbinaria del sistema Kepler-47.

Esta página wiki tiene más detalles:

https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems

EDITAR: si tiene una estrella binaria estrechamente unida, con un planeta justo entre ellos, en el baricentro de las dos estrellas, ese no es un sistema estable. Cualquier pequeña perturbación sacaría al planeta de allí, y luego la fuerza neta lo empujaría más lejos. Eventualmente caería en una de las estrellas. No es autoestabilizante.

Para empezar, ni siquiera puedo imaginar ningún mecanismo concebible que pusiera al planeta allí.

si, por eso agregué las comillas a la palabra órbita cuando hice la pregunta. Pero entiendes el significado. Pero creo que no respondiste si es posible que un planeta esté en el baricentro de las 2 estrellas.
@Pablo: ahora veo lo que quieres decir. He hecho una edición al final de la respuesta.
Dejaré la pregunta abierta por un tiempo. Si nadie viene con una explicación matemática de cuán leve tendría que ser una fuerza de perturbación para arrojar un planeta fuera de allí (que nadie concibe cómo pudo haber llegado allí), aceptaré su respuesta.
Casi no se necesitan matemáticas. El planeta está en el baricentro: la fuerza neta es cero. El planeta está ligeramente fuera del baricentro (solo las fluctuaciones aleatorias harían eso), la fuerza neta está lejos del baricentro, hacia la estrella más cercana (porque la estrella que está más cerca ahora ejerce una fuerza mayor que la otra estrella). Ese es el problema. La fuerza neta que actúa sobre el planeta nunca apunta al baricentro, sino que apunta alejándose de él. Así que nunca vuelve al equilibrio, sino que huye de él. El planeta es como una bola de bolos colocada sobre una cúpula redonda: eventualmente, la más mínima brisa la empujará cuesta abajo.
¡@FlorinAndrei , por supuesto, se necesitan matemáticas! Este es un problema de dinámica de tres cuerpos. Su conclusión puede ser correcta, pero su explicación no es QED. Debe tener cuidado al usar analogías de una superficie potencial simple que corre cuesta abajo. Esto falla cuando la gente trata de explicar por qué las órbitas cerca de los puntos triangulares CR3BP Lagrange L4 y L5 son estables a pesar de que la superficie de energía potencial dibujada de manera simplista es convexa. El problema es que el pseudopotencial en el marco giratorio contiene términos dependientes de la velocidad y algunas personas los ponen a cero antes de graficar.
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