¿Tatooine orbita dos estrellas o solo una, con una segunda estrella más distante?

circumbinario.

Según el (canon) Star Wars Databank , Tatooine es:

Un duro mundo desértico que orbita soles gemelos

Esto sugiere que está orbitando ambas estrellas, no solo una de ellas, lo que lo hace circumbinario: el primero de los dos arreglos que describe.

La novelización oficial es aún más clara al respecto (gracias a @MrLister por el indicador):

Al principio parecía seguro que nada podía existir en un planeta así, y menos aún los humanos. Sin embargo, las estrellas masivas G1 y G2 orbitaban un centro común con una regularidad peculiar, y Tatooine las rodeaba lo suficiente como para permitir el desarrollo de un clima bastante estable, aunque exquisitamente cálido.

XKCD (¡gracias @Ram por el enlace!) explica cómo podríamos deducir esto solo de la evidencia que aparece en la película misma:

Si vivieras en [un planeta circunestelar], los dos soles pasarían la mayor parte del año en diferentes partes del cielo. Dependiendo de qué tan grandes sean, también pueden tener un brillo muy diferente. Si estuvieras orbitando la estrella más grande, la más pequeña podría no ser más brillante que la Luna, o incluso parecerse a un planeta o una estrella ordinarios.

Tatooine, en Star Wars, parece que probablemente sea un planeta circumbinario. Las dos estrellas aparecen bastante juntas en el cielo y son similares en color y tamaño, por lo que parece razonable suponer que en realidad están cerca una de la otra, con Tatooine orbitando a ambas.

• La existencia de un mundo con una doble puesta de sol, como se retrató en la película Star Wars hace más de 30 años, es ahora un hecho científico. La misión Kepler de la NASA ha realizado la primera detección inequívoca de un planeta circumbinario , un planeta que orbita alrededor de dos estrellas, a 200 años luz de la Tierra.

  _{-- NASA (énfasis mío)}

• Un equipo de astrónomos en la reunión de la Unión Astronómica Internacional en Honolulu, incluido el astrónomo de la Universidad de Hawái Nader Haghighipour, anunciará el 14 de agosto el descubrimiento del décimo planeta circumbinario en tránsito.

  El equipo está dirigido por William Welsh, profesor de la Universidad Estatal de San Diego. El trabajo ha sido publicado en el Astrophysical Journal, y la preimpresión está disponible.

  Con reminiscencias del planeta ficticio Tatooine en "Star Wars", los planetas circumbinarios orbitan dos estrellas y tienen dos "soles" en sus cielos. El nuevo planeta, conocido como Kepler-453 b, tarda 240 días en orbitar sus estrellas madre.

  _{-- Instituto de Astronomía, Universidad de Hawái (énfasis mío)}

• Los planetas que orbitan alrededor de 2 estrellas se llaman planetas circumbinarios o 'Tatooine'

  _{-- Correo diario}

• Los planetas que orbitan alrededor de dos estrellas, como Kepler-1647b, se conocen como planetas circumbinarios o planetas "Tatooine" , llamados así por el mundo natal de Luke Skywalker en Star Wars.

  _{-- Science Explorer (énfasis mío)}

La ciencia indica que es mucho más probable que Tatooine orbite ambas estrellas que una de ellas de acuerdo con la forma en que se representa en las películas. Los astrónomos a menudo llaman "Tatooines" a los planetas circumbinarios que orbitan alrededor de dos estrellas; probablemente a muchos les parezca obvio que los efectos especiales de los dos soles que los muestran del mismo tamaño prueban que Tatooine casi con certeza orbita alrededor de sus dos soles.

De hecho, si el propio George Lucas me dijera que Tatooine orbita solo uno de sus soles y el otro está mucho más lejos, le diría "Phooey, te equivocas, Tatooine debe orbitar sus dos soles como un planeta circumbinario".

Los sistemas estelares múltiples y binarios tienden a tener una estructura "jerárquica". Cada estrella adicional o par de estrellas en el sistema generalmente están separadas por distancias mucho mayores que las estrellas internas.

Puede haber 2 estrellas separadas por 1 unidad de distancia y luego otra estrella o un par de estrellas cercanas separadas por 20 unidades de distancia y tal vez una estrella madre pareja o un par de estrellas cercanas a 300 unidades de distancia, por ejemplo.

Si un planeta que orbita una estrella o un par cercano de estrellas en un sistema tiene una órbita estable, cualquier otra estrella o par de estrellas tendría que orbitar al menos diez veces la distancia que orbita el planeta.

1) Si Tatooine orbita ambas estrellas.

En las películas, los dos soles de Tatooine parecen tener el mismo tamaño aparente y colores muy similares. Colores similares indican temperaturas similares. Básicamente, parecen ser gemelos con los mismos tamaños, masas, temperaturas y brillo.

Si están a la misma distancia de Tatooine y Tatooine orbita alrededor de ambos como un planeta circumbinario, eso es.

Los soles gemelos de Tatooine podrían tener aproximadamente el mismo tamaño que el Sol, aproximadamente 800,000 millas de diámetro, y orbitar entre sí a una distancia de aproximadamente 5,000,000 a 10,000,000 millas, aproximadamente 6.25 a 12.5 veces sus diámetros. Y Tatooine podría orbitarlos a unas 1,19 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, y por lo tanto a unos 110.670.000 millones de millas.

He sugerido que los soles gemelos de Tatooine podrían estar separados entre 6,25 y 12,5 veces su diámetro, pero en las películas suelen mostrarse separados entre dos y cuatro veces su diámetro. Dos estrellas con masas similares al sol de la Tierra orbitando entre cinco y diez millones de millas se orbitarían entre sí en un período de unos pocos días, creo. Por lo tanto, como se ve desde Tatooine, las estrellas parecerían estar separadas entre dos y cuatro veces su diámetro cada pocos días.

Por lo tanto, no sería muy improbable que se los viera con una separación angular tan aparente en varias escenas diferentes con años de diferencia.

Si los soles gemelos de Tatooine también son gemelos del sol de la Tierra, sería bastante probable que el sistema de Tatooine hubiera durado los miles de millones de años necesarios para que los grandes organismos multicelulares evolucionaran en Tatooine.

2) Si Tatooine orbita solo una de las estrellas.

¿Y si Tatooine orbita alrededor de uno de los soles y el otro sol está muchas veces más lejos? Podríamos suponer que la estrella más cercana orbitada por Tatooine es similar al sol de la Tierra. Por lo tanto, Tatooine podría orbitarlo a unas 93,000,000 millas de distancia.

Si el otro sol tiene que estar al menos diez veces más lejos que Tatooine para que Tatooine tenga una órbita estable, entonces debería estar al menos a 930,000,000 millas de las órbitas de la estrella Tatooine y posiblemente muchas veces esa distancia.

Si Tatooine orbita a una distancia de 93 000 000 millas y el sol más lejano orbita a una distancia de 930 000 000 millas del sol de Tatooine, durante el año de Tatooine la distancia entre Tatooine y el sol exterior variará entre 837 000 000 millas y 1 023 000 000 millas, si Tatooine orbita. en el mismo plano en que las dos estrellas se orbitan entre sí, lo cual es de desear. Así, el sol exterior estará a 1,222 veces la distancia de Tatooine cuando esté más lejos que cuando esté más cerca, y el diámetro aparente del sol exterior variará notablemente. En realidad, las dos órbitas serán algo elípticas y la diferencia será más que eso.

El efecto de la variación del diámetro aparente del sol exterior durante un año de Tatooine se puede reducir hasta que ya no se note al alejar el sol exterior cada vez más de Tatooine.

Si el sol exterior está al menos diez veces más lejos del sol interior que Tatooine, tendrá que tener al menos diez veces el diámetro físico del sol interior para tener el mismo diámetro aparente.

Pero todas las estrellas de secuencia principal con colores y tipos espectrales similares tienen diámetros similares. Si el sol interior de Tatooine es una buena estrella enana de secuencia principal de clase de luminosidad V que puede brillar con un brillo razonablemente constante durante los miles de millones de años necesarios para que evolucione la vida multicelular en Tatooine, el sol exterior con una temperatura similar pero diez veces mayor que El diámetro no debe ser una estrella de secuencia principal.

Debe haber sido al menos un poco más masivo originalmente que el sol interior y evolucionó más rápidamente y abandonó la secuencia principal, hinchándose hasta convertirse en una estrella subgigante de luminosidad clase IV, o una estrella gigante de luminosidad clase III, o una gigante brillante. de clase de luminosidad II, o una supergigante de clases de luminosidad Ia o Ib.

Pero las estrellas solo permanecen en una de las fases gigantes por tiempos relativamente cortos, cientos de miles a cientos de millones de años, y luego eventualmente se convierten en pequeñas enanas blancas que aparecerían como estrellas como puntos de luz en el cielo de los planetas cercanos en lugar de discos. .

Entonces, si el sol exterior se ha hinchado hasta muchas veces el diámetro del sol interior, y si las dos estrellas tienen la misma edad, como es habitual en un sistema estelar doble, debe ser más masivo que el sol interior. Y si el sol exterior es más que unas pocas veces más masivo que el sol interior, pasará por la fase gigante cuando los planetas del sol interior aún no tengan la edad suficiente para tener vida nativa compleja.

El sol interior debe tener una masa dentro de un rango relativamente pequeño para que Tatooine sea habitable y tenga una vida nativa compleja, y el sol exterior debe tener una masa dentro de un cierto rango para que pase por la fase gigante antes que el sol interior. lo hace, pero después de que el sol interior ya tiene la edad suficiente para que Tatooine tenga una atmósfera de oxígeno y una vida nativa compleja.

El rango de masas entre el sol interior y el sol exterior determinará cuántas veces el diámetro del sol exterior en la fase gigante puede ser en relación con el diámetro del sol interior en la secuencia principal.

La distancia mínima entre los dos soles debe ser al menos diez veces la distancia entre el sol interior y Tatooine y, por lo tanto, el sol exterior en la fase gigante debe tener al menos diez veces el diámetro del sol interior. Pero dado que ambos soles tienen casi con certeza la misma edad, existe un límite superior, que podría calcularse, de cuán masivo y ancho puede ser el sol exterior si todo el sistema tiene la edad suficiente para que Tatooine tenga una atmósfera de oxígeno y formas de vida nativas avanzadas. .

Los planetas de estrellas individuales orbitan en los planos ecuatoriales de la rotación de sus estrellas. pero en los sistemas de estrellas dobles, los diferentes planos de rotación de las estrellas no están necesariamente en el mismo plano, ya que giran entre sí.

Por lo tanto, Tatooine podría orbitar alrededor del sol interior en un ángulo entre cero y noventa grados en relación con las órbitas de las dos estrellas entre sí.

Si el ángulo de la órbita de Tatooine es cero grados, los dos soles estarán en lados opuestos de Tatooine durante parte del año y en el mismo lado durante otra parte del año. El sol interior eclipsará al otro sol una vez al año. Y habrá un período de quizás semanas durante cada año en el que los dos soles aparecerán tan juntos en el cielo como se ve en varias escenas ambientadas en Tatooine. Y durante el resto del año los dos soles parecerán más separados.

Si Tatooine pasa entre los dos soles durante parte del año, y si los dos soles le dan aproximadamente la misma cantidad de luz y calor a Tatooine, como indica su apariencia, Tatooine debería estar lo suficientemente caliente como para matar toda la vida durante parte de cada año.

Los lugares de la Tierra se calientan durante el día y se enfrían por la noche. Cuando los días son más largos que las noches en un lugar de la Tierra, se calienta más rápido de lo que se enfría. Cuando las noches son más largas que los días en un lugar de la Tierra, se enfría más rápido de lo que se calienta.

Si los días son muy calurosos en Tatooine cuando los dos soles se ven juntos en el cielo y se enfría durante la noche, ¿cuánto calor haría cuando Tatooine está entre los dos soles y nunca se enfría durante semanas o meses? Probablemente lo suficientemente caliente como para matar toda la vida en el planeta.

Un planeta que orbita alrededor de una estrella en un sistema estelar doble no se sobrecalentará ni eliminará toda la vida cuando se encuentre entre las dos estrellas, si la estrella exterior está lo suficientemente lejos como para parecer mucho más pequeña que la otra, o incluso como un simple planeta. punto de luz, y le da al planeta mucha menos luz y calor que el otro. Entonces el planeta puede ser habitable.

Pero si la estrella exterior es lo suficientemente cercana y grande como para parecer gemela de la estrella que orbita el planeta, y le da a ese planeta aproximadamente tanto calor y luz como la estrella más cercana, entonces asará y esterilizará el planeta una vez al año. año cuando el planeta pasa entre las dos estrellas y no puede enfriarse por la noche.

Y si el ángulo entre la órbita de Tatooine y la órbita de las dos estrellas alrededor de la otra es de 90 grados, los dos soles siempre aparecerán separados por casi noventa grados y nunca parecerán tan juntos como se ve en las películas.

A menos que el ángulo entre la órbita de Tatooine y la órbita de las dos estrellas sea inferior a unos pocos grados desde cero, las dos estrellas nunca parecerán tan juntas en el cielo de Tatooine como recuerdo que siempre se representaron.

3) Conclusión.

Por lo tanto, creo que es muchas veces más probable que Tatooine orbite ambas estrellas en su sistema que orbitar solo una de esas estrellas. Y un astrofísico podría calcular la probabilidad.

Y cuando los astrónomos encuentran planetas solares adicionales que orbitan alrededor de dos estrellas, estrellas circumbinarias, a menudo los llaman "Tatooines", tal vez porque muchos astrónomos naturalmente, por el aspecto de los efectos especiales que muestran que ambos soles tienen el mismo tamaño aparente, creen que Tatooine orbita ambos. sus soles y no podía orbitar solo uno de ellos.