Una zona habitable dentro de una zona habitable: ¿haría eso alguna diferencia?

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Aquí se presenta un sistema solar cuaternario que consta de dos órbitas binarias. Uno consta de dos gigantes rojas, cada una 100 veces más ancha, un tercio más masiva y 100 veces más brillante que nuestro sol. Ambas estrellas han sido gigantes rojas durante solo 12 millones de años. Un gigante está orbitando al otro gigante desde una distancia de 12 UA. El otro binario consta de dos enanas amarillas, cada una con un 105 % del ancho, un 110 % de la masa y un 126 % del brillo de nuestro sol. Una enana orbita a la otra desde una distancia de dos UA.

Cada uno de los binarios tiene su propia zona habitable, una etapa en la que el agua superficial líquida puede ser posible. Pero en este caso, una zona habitable está muy adentro de otra. Para cualquiera de los planetas que orbitan la binaria enana amarilla, ¿qué tan diferente sería la "habitabilidad doble" de la habitabilidad singular en la que se encuentra actualmente nuestra Tierra? En otras palabras, ¿cómo afectaría la zona habitable de la binaria gigante roja a la zona habitable de la binaria enana amarilla?

¿Qué tan lejos estaría el baricentro de un binario del otro? Al estar superpuesto (es decir, las zonas habitables), me parece terriblemente inestable en el orden de no mucho tiempo para una civilización trasplantada y ciertamente fuera de los reinos de la posibilidad de evolución de vida compleja. ¿Podemos asumir también aproximadamente (muy aproximadamente) órbitas circulares?
¿Por qué tienes tamaños tan precisos para las estrellas amarillas? (Por cierto, no son estrellas enanas. Nuestro propio sol es más grande que el promedio, incluso si no está en el rango de las supergigantes. Una estrella enana es solo un poco más grande que Júpiter). ¿Es importante para la construcción del mundo? que estás haciendo, o es más importante averiguar qué tipo de sistema estelar cuaternario podría existir que soportaría la vida tal como la entendemos?
@Ghedipunk Nuestro sol es una enana amarilla de secuencia principal.
Creo que la región interna de la enana amarilla debería ser negra ;D
Esa es la jerga de los astrónomos, quienes generalmente están de acuerdo en que la nomenclatura es confusa. Para mayor claridad en un sitio que no incluye a astrónomos, pedantes y otros que realmente se preocupan por el diagrama de Hertzsprung-Russell, y lo que es más importante, conocen , es menos confuso llamarlas estrellas de secuencia principal.
Odio cómo la gente siempre ilustra un sistema binario, como uno de los dos parado y el otro orbitándolo. Muestra que el ilustrador no tiene idea alguna sobre la mecánica celeste.
Los sistemas estelares de orden superior tienden a ser enormes , o las órbitas de cada par de estrellas no permanecerán estables. Por ejemplo, Capella coincide estrechamente con su descripción, con un par de estrellas más grandes y un par de enanas rojas... excepto que estos pares están en el orden de 10 000 AU entre sí, 250 veces la distancia del Sol a Plutón. Obviamente, a esa distancia el efecto sobre la habitabilidad es nulo.
Se siente como una mejor opción para space.stackexchange.com
@IanKemp no realmente; se trata de exploración espacial en lugar de problemas mal definidos de habitabilidad.
@PcMan necesita más epiciclos ;-)
@PcMan Todo lo que sé es encontrar una manera de demostrar claramente de una manera que se ajuste al lienzo sin ser demasiado grande para publicar.
PCMan es correcto. Nunca es estrictamente exacto decir que un objeto orbita alrededor de otro. En cambio, ambos orbitan su baricentro común. Cuando uno es mucho más grande que el otro, ese baricentro estará muy dentro del más grande, permitiéndonos despreciar la oscilación del objeto más grande y pretender que el más pequeño lo orbita. Pero en este caso, los dos sistemas consisten en estrellas de aproximadamente el mismo tamaño, por lo que ambos orbitarán un punto aproximadamente a medio camino entre ellos.

Respuestas (6)

No hay zonas habitables en absoluto.

Considere una zona habitable. Recibe suficiente radiación de su estrella (o par de estrellas) para que el agua no se congele ni se evapore.

De OP "una zona habitable está muy dentro de otra". Supongo que esta es la zona habitable de las estrellas amarillas que está muy adentro de la zona de las rojas.

La zona habitable de los amarillos se considera sólo con respecto a los amarillos. Ahora tomemos esa zona y agreguemos más radiación. Hace más calor, ¿verdad? Una zona habitable con la radiación de 2 estrellas estará considerablemente más caliente con la radiación de 4. ¿Cómo sé que estará más caliente? Es la zona habitable de las estrellas rojas, que es suficiente para evitar que el agua se congele.

Creo que, de hecho, tener 2 estrellas de tamaño mediano dentro de la zona habitable de sus estrellas grandes significa que no hay zonas habitables alrededor de ninguno de los dos. Si las estrellas amarillas están dentro de lo que sería la zona habitable de las rojas, la adición de la radiación de las estrellas rojas significa que no hay órbita alrededor de las estrellas amarillas que no cocine el planeta. La presencia de las estrellas amarillas en lo que de otro modo sería la zona habitable de la estrella roja significa que no hay una órbita alrededor de las estrellas rojas que no acerque periódicamente al planeta a las estrellas amarillas y las haga estallar. Como un pedazo de palomitas de maíz del planeta.

Sin embargo, aquí está la manera de salvar su sistema. Deberá mover el par amarillo hacia donde la contribución de las estrellas rojas es un pequeño porcentaje. Entonces la pareja amarilla puede tener una zona habitable a salvo de la influencia de las estrellas rojas.

No tienes que tener miedo de los votos negativos, amigo. Solo sé tu mismo. <3
Por favor déjalo como está, Dailey y no borres bits. La idea de habitables alrededor de un doble binario es interesante y no quiero dejarla como una imposibilidad.
Ese último párrafo sigue siendo innecesario.
He editado la parte meta manteniendo el contenido del último párrafo. Con suerte, eso significa que podemos cumplir con las pautas de WB y mantener el excelente contenido en esta respuesta.

El concepto de "Zona habitable" se convierte en "La colección de todas las órbitas habitables"

La zona habitable es una simplificación que representa 2 círculos alrededor de un sol (o baricentro de N soles) que representan los límites de las posibles órbitas que podrían albergar vida:

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Al definir los círculos rojo y verde, todas esas órbitas azules (e infinitamente más) se definen como "habitables"

Este concepto solo se aplica a su sistema de 4 estrellas en tres casos muy especiales:

Cuando los soles son realmente muy calientes y la zona habitable está muy lejos de su diagrama, obtiene una versión muy alejada:

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Cuando dos de los soles están muy lejos no aportan mucho calor y pueden ser ignorados:

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O cuando los soles son débiles y la atmósfera del planeta es espesa y un aislante extremo que puede retener el calor durante un año completo (piense en Venus aquí), teóricamente puede tener anillos anidados de zonas de habitabilidad dependiendo del gradiente de temperatura:

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Sin embargo, ninguno de estos casos especiales probablemente se aplique a su sistema, su zona de habitabilidad probablemente no pueda describirse usando radios solamente.

Considere esta instantánea que acabo de dibujar en mspaint: tanto las áreas que están demasiado calientes como las que están demasiado frías no son círculos y la forma completa gira, y no hay un solo círculo que no pase a través de cualquiera de los límites:

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No hay una órbita circular de un solo radio que permanezca entre la marca demasiado caliente y demasiado fría.

Todavía hay infinitas órbitas, incluidas muchas elípticas y circulares con una fase específica , pero todas tienen una órbita con el mismo período que el otro par de soles, por ejemplo:

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Esto asegura que el planeta nunca cruce la línea roja en su anillo orbital. Los 5 más estables (y uso ese término vagamente) de estos son los puntos de Lagrange:

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Asumiendo que las esferas azules y amarillas en este diagrama son los centros de las barras solares: L1 solo es una órbita habitable si sus soles son lo suficientemente débiles/lo suficientemente alejados entre sí, las otras 4 son algunas de las órbitas habitables.

Tratar de mantener un planeta en un punto de lagrange en un sistema ternario durante un período de tiempo lo suficientemente largo como para ser relevante en términos de habitabilidad parece un poco inútil; podría valer la pena dejar ese último bit. Aunque el resto parece estar bien.
@Starfish, por lo tanto, "use el término estable libremente". Dudo mucho que incluso los 4 soles duren mucho tiempo antes de que uno sea lanzado al espacio.
@StarfishPrime: Seguí leyendo hasta que encontré una respuesta que menciona los puntos de Lagrange, porque esa es la única opción, sin cambiar drásticamente el sistema. Vale la pena mantenerlo. (Lo que estaba pensando era "las zonas habitables se mueven", pero esto es mejor)

¿Cómo afectaría la zona habitable de la binaria gigante roja a la zona habitable de la binaria enana amarilla?

Creo que debería ir con una superposición de la cantidad de energía recibida para determinar la zona habitable en el sistema como un todo.

Explico mi razonamiento con una simplificación: si una zona habitable se define como la región del espacio donde la cantidad total de radiación recibida por el exterior está entre 80 y 120 unidades, esa tiene que ser la suma de la radiación proveniente de todos los estrellas. En tu caso considerarías solo las 4 estrellas del sistema, dado que la contribución de las demás es despreciable. Si un determinado lugar en el sistema recibe en unidades 60 de A, 40 de B, 20 de C y 10 de D rápidamente se puede ver que todo suma 130 unidades, fuera de la zona habitable, a menos que para esos momentos donde B o D están eclipsados.

En una aproximación de muy 0º orden, creo que o la zona habitable general se desplazaría hacia afuera con respecto a la zona habitable de cada estrella tomada individualmente, o no puede haber ninguna zona habitable, considerando que la superposición puede exceder o no coincidir. la puntuación de habitabilidad en función de las posiciones relativas de las estrellas.

Habrá una zona o zonas habitables para el sistema, ya que habrá un área o áreas que reciban la cantidad adecuada de radiación total. Esas áreas pueden no ser estables. También podría ser que no haya una órbita estable que permanezca dentro de la zona o zonas que son habitables. OTOH, me gustaría señalar que la mayoría de la gente tiende a pensar en tales sistemas desde un punto de vista bidimensional, lo cual es alentado por nuestra representación del sistema como una imagen 2D. Puede haber algunas órbitas estables habitables que estén sustancialmente fuera de la eclíptica del sistema, según lo definido por los obits de las cuatro estrellas.
@Makyen: ¡3d! ¡Inteligente! ¡Un planeta que gira alrededor del baricentro de los cuatro, 90 grados a la eclíptica, podría ser estable y estar en la zona habitable! No, pensándolo bien, su órbita tendría que rotar mientras los soles se giraban entre sí, y no hay ningún mecanismo para eso. 3d no lo cortará aquí.
Si la órbita está inclinada, comenzará a tener ciclos de kozai-lidov en los que comenzará a cambiar la inclinación por la excentricidad. Entonces, en algún momento, su órbita no estará inclinada y se volverá muy excéntrica, lo que hará que tener una zona habitable sea mucho más difícil.

Creo que tiene tanto que ver con las respuestas anteriores de 'sumar toda la radiación' como con su definición de 'habitable'.

Si está hablando de que los humanos actuales pueden sobrevivir allí, mire las otras respuestas (prácticamente sin posibilidad). Sin embargo, las cosas cambian para las bacterias o Tardigrades, que tienen un ancho de banda mucho mayor para ser habitable. Luego, después de eso, imagine cosas como formas de vida extraterrestres, como biología basada en silicio o una civilización de robots inteligentes que solo requiere energía y materiales para operar y replicarse.

La zona habital suele estar definida por agua líquida, que incluso las bacterias y los tardígrados necesitan para reproducirse y crecer. ¿Pero plantea un punto interesante de que tal vez los extraterrestres podrían evolucionar para necesitar líquido que no sea agua?

Creo que lo más cercano a lo que está preguntando es si un planeta orbita justo fuera de la zona habitable de la estrella de clase K o M, por lo que tendría una temperatura ligeramente por debajo del punto de congelación del agua.

Pero la estrella que orbita el planeta orbita una estrella más masiva y más luminosa a una distancia relativamente cercana. La distancia entre las dos estrellas tiene que ser al menos varias veces la distancia de la órbita del planeta alrededor de su estrella, pero también lo suficientemente pequeña para que el planeta esté casi dentro de la zona habitable de la estrella más grande, de modo que la luminosidad combinada de los dos estrellas es suficiente para que el planeta se caliente lo suficiente para el agua líquida y la vida.

Durante un año, la distancia del planeta a la estrella más grande variará en el doble del radio promedio de la órbita del planeta. Entonces, la estrella más grande y más brillante debería ser lo suficientemente luminosa para que la variación en la distancia del planeta no cambie la distancia a la estrella más brillante, y la cantidad de calor que el planeta recibe de esa estrella, mucho.

Y es posible que tal arreglo con la estrella más brillante de clase espectral G o F, y la estrella más pequeña de tipo espectral K o M, podría funcionar. Y si no funciona con una estrella más brillante, podría funcionar si hay dos estrellas idénticas más brillantes, un binario cercano. Un binario de estrellas idénticas que tiene el doble de luminosidad que una sola estrella de ese tipo tendría un borde exterior de su zona habitable aproximadamente 1,41 veces mayor que el borde exterior de una sola estrella de ese tipo.

No existe tal cosa como una zona habitable.

Bueno, está bien, están esos diez mil astrónomos publicando su creencia en ello, pero míralo un momento:

  • Un planeta como Neptuno, con océanos de agua supercrítica, es demasiado caliente para la vida terrestre. Su zona habitable podría estar en algún lugar más alejado del Sol, o podría necesitar más tiempo para enfriarse después de que el Sol se apague.
  • Un planeta bloqueado por mareas podría girar alrededor del Sol a la distancia de Mercurio, sin embargo, como se describe en la historia de Niven "El lugar más frío", el lado nocturno podría estar muy por debajo de una temperatura habitable. Quizás, sin embargo, existe una característica topológica profunda que puede acumular una atmósfera delgada y retener agua. Quizás los organismos vivos han desarrollado el metabolismo utilizando la fotosíntesis " anti-solar ".

La zona habitable es una abstracción pura, tal vez adecuada para una bola de billar giratoria, pero que nos dice muy poco sobre dónde se puede o no encontrar vida en el cosmos. Su pregunta ilustra que realmente podemos decidir la habitabilidad solo en un cierto lugar en un planeta dado, conociendo todas las características de su geología y rotación.

Esto no responde la pregunta.
Si bien es posible que tenga un punto sobre la definición (¿por qué no escribir una pregunta sobre la vida en una zona no habitable? Podría ser útil e interesante), esto no responde la pregunta.
Una zona habitable dentro de una zona habitable: ¿haría eso alguna diferencia?
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