¿Qué pasaría si la Luna fuera 100 veces más masiva: planetas binarios?

Estaba leyendo un par de preguntas relacionadas con la Tierra y la Luna ( ¡Marte acaba de chocar con la Tierra! Una cuestión de excentricidad , ¿Podría la Tierra tener otra luna? ) y me hicieron pensar en los sistemas planeta-luna en general.

Los sistemas estelares binarios son bastante comunes . Los tipos de las dos estrellas en el binario pueden variar bastante (secuencia principal, estrella puslar/de neutrones, agujero negro, enana blanca, fases gigantes, etc., etc.), pero algunas están formadas por un par de masa aproximadamente igual (dentro de un factor de <10).

Sin embargo, no puedo decir que haya oído hablar nunca de un sistema planetario binario. Por supuesto, un planeta con una luna es una especie de binario, pero nunca he oído hablar de un planeta binario de igual masa. Creo que lo más parecido en el sistema solar sería el sistema Plutón-Caronte, con una relación de masas de alrededor de 10:1.

¿Hay alguna razón por la que un planeta binario sería inestable? Obviamente, este es un sistema de tres cuerpos, que tiene cierta inestabilidad inherente, pero la Tierra-Luna-Sol parece bastante estable. ¿Aumentar la masa de la Luna para que coincida con la de la Tierra haría que el sistema fuera inestable?

¿Qué hay de los gigantes gaseosos? Creo que un binario Júpiter-Júpiter cerca de una estrella sería de corta duración debido a las interacciones de los tres cuerpos, pero ¿qué pasa más lejos? ¿Sería, por ejemplo, un doble Júpiter o un doble Saturno estables en nuestro sistema solar? ¿O hay algún efecto de marea que haría que la órbita decayera y el planeta binario se fusionara?

Aparte, parece que los asteroides binarios no son terriblemente difíciles de encontrar ... tal vez simplemente no hemos visto ningún planeta binario todavía porque solo son estables relativamente lejos de su estrella, lo que los hace difíciles de detectar fuera de nuestro propio sistema solar?

Algo tangencialmente, recuerdo haber leído un ensayo de Isaac Asimov hace muchos, muchos años relacionado con esto. Veré si puedo encontrarlo pero, en él, argumentó que el sistema Tierra-Luna es un sistema planetario doble en cierto sentido en oposición a un sistema planeta-luna. Actualización: ¡Gracias Wiki! en.wikipedia.org/wiki/Double_planet#Tug-of-war_definition

Respuestas (3)

A veces también se les llama planetas dobles y están más extendidos en la ficción que en las observaciones. No creo que haya ninguna inestabilidad nueva que aparezca para el sistema de planetas dobles que orbitan una estrella y que no estaría presente para otros pares de planetas más asimétricos. Obviamente, las fuerzas de marea serían realmente grandes si los planetas estuvieran lo suficientemente cerca uno del otro. Pero debido a que las fuerzas de marea van como 1 / r 3 , basta con elegir la distancia que es 5 veces mayor que la distancia Tierra-Luna y las fuerzas de marea de la otra Tierra se debilitarían 125 veces y ya serían tan débiles como lo son en realidad desde la Luna ahora (con una frecuencia más baja ).

Uno debe darse cuenta de que los sistemas con dos o varios planetas son bastante raros y la condición de que la masa de los dos planetas principales sea comparable es aún más restrictiva.

Imagina que cada uno de los dos planetas tiene una masa que se distribuye uniformemente entre 1/20 de la masa de la Tierra (como Mercurio) y 300 masas de la Tierra (como Júpiter) en la escala logarítmica. El intervalo va desde el mínimo hasta el máximo que es 6.000 veces más pesado. Eso es más de 12 duplicaciones, 2 12 = 4 , 096 . Entonces, si elige el primer planeta para que esté en un lugar aleatorio en ese intervalo de masas (uniformemente en la escala logarítmica), la probabilidad de que la masa del segundo planeta (que es independiente) difiera en menos que el factor de 2 desde la primera misa se trata 1 / 12 .

Solamente 1 / 12 de sistemas que parecen un par de planetas serán así de simétricos. Y el número de pares de planetas, incluso los asimétricos, es bastante bajo. La razón es realmente que durante las eras violentas cuando se crearon sistemas similares a los solares, las rocas tenían velocidades lo suficientemente grandes y volaron en direcciones bastante aleatorias, por lo que al final no se unieron. Es poco probable encontrar dos rocas grandes en el mismo pequeño volumen de espacio: compare esta afirmación con algunas configuraciones de moléculas de alta temperatura y alta entropía en la física estadística.

También es bastante improbable que una colisión con otro objeto cree dos objetos que orbitarán entre sí. Después de todo, las órbitas de dos cuerpos son periódicas, por lo que si las dos partes estuvieron en contacto durante la colisión, chocarán nuevamente después de un período (o antes). De manera equivalente, es probable que la excentricidad de la órbita sea demasiado extrema, lo que conducirá a una rápida reunificación de los dos nuevos planetas. Además, incluso si algo colocara a los dos planetas recién creados de un "divorcio" en una órbita casi circular, tal vez una colisión con un segundo objeto externo (buena suerte), es muy poco probable que dicha órbita tenga el radio correcto. como el 1 millón de km que estaba sugiriendo en el caso de la hipotética doble Tierra de arriba. Si los dos objetos están demasiado cerca, las fuerzas de marea serán enormes y (al menos para algunos signos del momento angular interno) harán que los planetas colapsen gradualmente en un solo objeto nuevamente. Y si la energía con la que los planetas son expulsados ​​entre sí es demasiado alta, no se creará ningún estado ligado. Entonces, la energía cinética inicial de los 2 planetas recién nacidos tendría que estar sintonizada casi exactamente con su energía potencial gravitacional (sin el signo menos) y eso, en general, también es poco probable.

Si realmente simula la condición, los posibles resultados son: 1. Tirachinas, uno de los cuerpos abandona el sistema 2. Colisión 3. Órbita estable en orden decreciente de probabilidad, y la probabilidad del No. 3 es extremadamente menor que la de los demás.
No conocemos ni siquiera una sola exoluna con seguridad, y la detección sesgaría a las lunas grandes (como el sesgo de Júpiter caliente, pero peor). Por lo tanto, no sabemos realmente dónde tienden a ubicarse en el espectro de "planeta doble" versus "bola de boliche y guisante".
Es casi seguro que conocemos la lógica que nos permite determinar la distribución de la relación de las masas de los dos cuerpos. Todas las posibilidades terminan siendo razonablemente posibles mientras que la igualdad precisa de las masas sería un ajuste poco probable. Pero la probabilidad de que difieran en menos del X por ciento es aproximadamente X/50 veces la probabilidad de que difieran en menos del 50 por ciento. Para proporciones enormes mucho más grandes o más pequeñas que uno, la distribución está determinada casi con precisión por la pendiente de la distribución para objetos separados.

La Luna es tan grande en comparación con la Tierra que muchos la consideran un sistema de dos planetas (el otro es Plutón-Caronte). La clave es que la órbita de la Luna alrededor del Sol nunca es cóncava (lejos del Sol, lo que interpreto como "nunca se mueve hacia atrás en relación con la Tierra"). La Luna también es lo suficientemente grande como para estabilizar la inclinación axial de la Tierra a pesar de las perturbaciones gravitatorias de Júpiter y Saturno. Sin eso, la vida podría no haber llegado muy lejos.

Compré el programa, que simula el universo 3D. Puede crear sus propias simulaciones, pero también puede utilizar activos creados. Uno de ellos, es "la tierra y la luna".

Según tengo entendido que preguntas. Cambié el peso de la luna que orbitaba la tierra de "1,00 lunas" a "100,00 lunas", el programa lo cambió automáticamente a "1,23 tierras".

Aunque se comportan como estrellas binarias. Parece que la Tierra no puede estabilizar su órbita alrededor de la Luna. Programa ha estimado, que la tierra está en órbita alrededor de la luna. Pero la luna no está orbitando nada. Como ya dije, la tierra no puede estabilizar su órbita alrededor de la luna. Programe la trayectoria calculada (futura) (marcada con una línea azul) de la tierra. Parece un torbellino.

Puede encontrar esto extraño: pero parece que les gustaría abrazarse, pero hay un resorte entre ellos. Cuanto más se acercaban, más se alejaban el uno del otro.

Si quieres filmaciones de eso. Escriba en los comentarios a continuación.

¿Es posible que este programa se llame "Universe Sandbox"? Si es así, no es un programa confiable. Por ejemplo, permite que los objetos aceleren por encima de la velocidad de la luz.
Como si. Sigue siendo confiable siempre que no esté escribiendo cosas imposibles en él. Si coloca VY Canis Majoris en lugar de Sun y cambia la gravedad a 1000, seguramente puede esperar que sucedan cosas totalmente aleatorias y extrañas. Pero siempre y cuando crees cosas que podrían aparecer en la realidad. Creo que es bastante fiable. Por ejemplo. Un planeta con masa "1" y otro planeta con masa "1.23" me parece bastante posible en nuestro gigantesco universo. Al final, ¿por qué sería posible acelerar un objeto por encima de la velocidad de la luz? ¿Aún no has visto el artículo que anuncia que la velocidad de la luz no es la máxima velocidad?
Universe Sandbox es un videojuego. Está destinado a proporcionar un simulador funcionalmente básico para jugar con la astrofísica. No está destinado a ser utilizado para simulaciones serias destinadas a representar la realidad. Además, la velocidad de la luz es una velocidad límite. No existe ningún artículo creíble revisado por pares que afirme mostrar que algún fragmento de información puede llegar a un destino antes que un rayo de luz transmitido simultáneamente a lo largo del mismo camino.
Por otro lado. Mira, no sé casi nada sobre el universo. Estoy muy bajo más allá del promedio de las personas por aquí. Al final real. Por supuesto que no es perfecto. Pero para esta simulación, lo único que usa el programa es la gravedad, la densidad, el peso y la velocidad. Dudo mucho que haya fallas en eso.
Los científicos que publicaron esos datos anunciaron unos 6 meses después que cometieron un error y, cuando se corrigió, los neutrinos no se movían más rápido que la luz.
¿Podría proporcionar algún enlace?
Estás bien. Pero, todavía no significa que ese programa no pueda calcular 2 planetas. No se mueven más rápido que la velocidad de la luz. Son atraídos el uno al otro por la gravedad calculada. Aunque es un "juego", creo que esta simulación no es 100% segura / precisa, pero puede usarse relativamente para este caso como una idea básica de lo que sucede.
Tal vez, pero mi punto era que no deberías publicar respuestas basadas únicamente en simulaciones.
expert123.com/q/how-accurate-is-universe-sandbox.html Malo para simulaciones grandes, bueno para pequeñas.
Yo diría que mi punto sigue siendo válido. Pero como eso no te convencerá, te animo a que hagas una pregunta en physicsSE.meta sobre si las respuestas se basan únicamente en Uni.Sand. Los sims son una buena idea. Pero al final, nadie te impedirá hacerlo de todos modos.
Dirán las cosas igual que tú. Por alguna razón, nunca lo intentaron ellos mismos o se distrajeron con la interfaz que parecía un juego. Pero al final, nadie me impedirá hacerlo de todos modos. ¿Derecha?