¿Cuál es el tiempo orbital máximo de mi luna alrededor de mi planeta?

Question

¿Cuál es el tiempo orbital máximo de mi luna alrededor de mi planeta?

Harthag

Me temo que las matemáticas involucradas están más allá de mis capacidades en este caso. Tengo lo que considero más que un simple entendimiento de la física involucrada, y creo que puedo seguir las matemáticas lo suficientemente bien como para detectar errores evidentes, pero la aplicación práctica, combinada con el procesamiento real de los números es más de lo que puedo hacer. , en este caso.

Estas son las cantidades conocidas para empezar:

El planeta:

Gigante de gas (en la definición de cualquier laico de ese término, incluso si los términos científicos podrían llamarlo de otra manera, como gigantes de hielo o enana marrón o enana de gas, etc.)
La masa máxima debe ser lo suficientemente pequeña como para que nadie pueda confundirla con una estrella. Aparte de eso, su masa se puede ajustar según sea necesario, siempre que pueda seguir siendo un gigante gaseoso, con la masa dada, durante 70 millones de años (no tan pequeño, su gas es arrastrado por el viento solar más rápido que eso).
El radio/diámetro debe ser lo suficientemente grande como para que el planeta parezca, como mínimo, al menos tan grande como la luna de la Tierra cuando se ve desde la superficie de su luna (tamaño angular de 1/2 grado), pero no tiene un tamaño angular máximo.
La densidad/composición puede ser cualquier cosa científicamente plausible siempre que se cumplan los límites de masa y radio/diámetro anteriores, y aún podría llamarse gigante gaseoso.

La luna:

Es rocoso/metálico (superficie sólida, no principalmente hielo, no como un gigante gaseoso, no agua o superficie líquida, si importa)
El diámetro de la luna no puede exceder los 6000 KM (radio de 3000 KM), y preferiblemente estaría más cerca de los 5000 KM si se pueden cumplir otros parámetros sin aumentarlo más.
La gravedad de la superficie de la luna debe estar dentro de un rango de 75% - 125% de la gravedad de la Tierra.
La composición/densidad se puede agitar a mano, hasta cierto punto, para cumplir con el requisito de gravedad dentro de un tamaño tan pequeño (creo [corríjanme si me equivoco] esto va a ser algo en el rango de un mayormente osmio/platino núcleo, que sé que no va a ser particularmente plausible. Pero en este punto, solo, realmente no me importa, siempre que pueda estar hecho de algo 'estable' en nuestra tabla periódica conocida, por ejemplo, no neutronio)
La distancia desde el planeta es cualquier distancia que produzca el mayor tiempo orbital mientras se mantiene el planeta lo suficientemente cerca como para parecer tan grande como la luna de la Tierra.

Supongo que la respuesta involucrará una enana marrón (para la masa máxima y, por lo tanto, el tamaño máximo para el requisito de visibilidad y la gravedad máxima que permite un tirón más fuerte desde tan lejos) con una luna de densidad máxima también de tamaño máximo (nuevamente para otorgar un tirón lo suficientemente fuerte desde tan lejos) lo más lejos posible entre sí para permanecer dentro del requisito de visibilidad.

Sin embargo, también puedo ver cómo podría estar equivocado, ya que un planeta más masivo podría aplastarse a sí mismo más pequeño por su propio peso, lo que dificultaría permanecer visible desde una distancia suficiente para extender el tiempo de la órbita.

¿Cuánto tiempo puedo hacer que tome esta órbita, dentro de esos parámetros? ¿Y cómo logro eso?

EDITAR : O mi pregunta original no estaba clara o subestimé seriamente la importancia de otro factor, hasta el punto de que lo omití por completo. Así que aquí abordaré ambos:

Primero, sospecho que algunos pueden pensar que estaba preguntando sobre el tiempo que tarda el par planeta+luna en orbitar su estrella. No soy. En cambio, estoy preguntando sobre el tiempo que tarda la luna en orbitar su planeta. Supuse que la influencia de la estrella sería insignificante para esto, por lo que no brindé detalles.

A continuación, si me equivoco y la estrella es tan importante, estos son los requisitos de la estrella :

color: similar al sol (un turista humano en esta luna podría notar la diferencia de color al llegar a la luna, pero se ajustaría y dejaría de notarlo después de uno o tres días)
Zona Goldilocks: la distancia a la estrella debe ser tal que la radiación estelar debe ser un factor importante, pero no necesariamente el único factor (las fuerzas de marea del planeta, una composición radiactiva más alta, el calor excesivo de la formación de la luna, etc., también pueden ser factores). pero debe mantenerse al mínimo siempre que sea posible) para mantener la luna a una temperatura a la que los humanos puedan sobrevivir si también están presentes otras características de soporte vital (atmósfera, gravedad, etc.).
Estabilidad: cualquier tipo de estrella científicamente plausible que no varíe lo suficiente, durante un período de 500 millones de años, como para afectar negativamente a cualquier vida que ya se encuentre en un planeta o luna habitable en su zona de Ricitos de Oro.
Masa, radio, densidad, composición, distancia del planeta, etc.: todo se puede ajustar según sea necesario, siempre que se cumplan los requisitos de color y ricitos de oro. Pero puntos de bonificación si su tamaño angular, visto desde la luna, parece del mismo tamaño o más grande que el planeta.

Resumen, en términos simples: quiero que la luna tarde el mayor tiempo posible en orbitar el planeta, pero el planeta y la estrella deben aparecer al menos tan grandes, en el cielo, como la luna y el sol de la tierra. ¿Cuánto tiempo puedo hacer que tome esa órbita?

spencer

La Hill Sphere de un planeta depende de la masa de la estrella que está orbitando y qué tan lejos de la estrella orbita el planeta. ¿Te gustaría especificarlos?

Alejandro

Como dijo @Spencer, el problema principal sería la estrella del sistema (que no se menciona en la pregunta). Parece que solo la masa de la estrella y la distancia del planeta anfitrión a las estrellas son relevantes para responder a su pregunta.

Mónica Celio

Este es un buen ejemplo de una pregunta que establece claramente las limitaciones y los objetivos. No sé lo suficiente sobre mecánica orbital para poder abordarlo , pero lo felicito por una pregunta bien formulada.

Harthag

@Spencer Pensé que el requisito visual limitaría la distancia entre el planeta y la luna a una distancia tan pequeña que la Hill Sphere del planeta ciertamente sería mucho más grande que el radio orbital. Basado en esa suposición, creía que las características de la estrella eran triviales para la pregunta sobre la órbita de la luna alrededor del planeta, pero las agregué, por si acaso.

Harthag

@Alexander He editado mi pregunta. Como mencioné en la edición, creo que puede haber pensado que estaba preguntando sobre el tiempo que tarda el planeta en orbitar la estrella. Pero en realidad quiero saber el tiempo que tarda la luna en completar una órbita alrededor del planeta. Pero agregué requisitos para la estrella, en caso de que subestimé su importancia.

spencer

@Dalila Su pregunta pedía un período orbital máximo para la luna, por lo que tenemos que poner un límite superior en la distancia de la luna al planeta, por lo tanto, el cálculo de Hill Sphere.

Harthag

@Spencer Lo entiendo ahora, sí. Asumí que el requisito de tamaño angular produciría un radio orbital MUCHO más pequeño que cualquier cosa relacionada con Hill Sphere. En caso de que fuera una suposición errónea, he agregado requisitos de estrellas. Si eso todavía no es suficiente detalle, hágame saber qué más podría ser necesario.

Respuestas (3)

¿Cuál es el tiempo orbital máximo de mi luna alrededor de mi planeta?

La Hill Sphere de un planeta depende de la masa de la estrella que está orbitando y qué tan lejos de la estrella orbita el planeta. ¿Te gustaría especificarlos?
Como dijo @Spencer, el problema principal sería la estrella del sistema (que no se menciona en la pregunta). Parece que solo la masa de la estrella y la distancia del planeta anfitrión a las estrellas son relevantes para responder a su pregunta.
Este es un buen ejemplo de una pregunta que establece claramente las limitaciones y los objetivos. No sé lo suficiente sobre mecánica orbital para poder abordarlo , pero lo felicito por una pregunta bien formulada.
@Spencer Pensé que el requisito visual limitaría la distancia entre el planeta y la luna a una distancia tan pequeña que la Hill Sphere del planeta ciertamente sería mucho más grande que el radio orbital. Basado en esa suposición, creía que las características de la estrella eran triviales para la pregunta sobre la órbita de la luna alrededor del planeta, pero las agregué, por si acaso.
@Alexander He editado mi pregunta. Como mencioné en la edición, creo que puede haber pensado que estaba preguntando sobre el tiempo que tarda el planeta en orbitar la estrella. Pero en realidad quiero saber el tiempo que tarda la luna en completar una órbita alrededor del planeta. Pero agregué requisitos para la estrella, en caso de que subestimé su importancia.
@Dalila Su pregunta pedía un período orbital máximo para la luna, por lo que tenemos que poner un límite superior en la distancia de la luna al planeta, por lo tanto, el cálculo de Hill Sphere.
@Spencer Lo entiendo ahora, sí. Asumí que el requisito de tamaño angular produciría un radio orbital MUCHO más pequeño que cualquier cosa relacionada con Hill Sphere. En caso de que fuera una suposición errónea, he agregado requisitos de estrellas. Si eso todavía no es suficiente detalle, hágame saber qué más podría ser necesario.

Alejandro · Answer 1

La esfera de la colina definirá el límite de cuán distante puede estar una luna de un planeta. Su fórmula es:

r_{H} \approx a_{pag} (1 - mi) \sqrt[3]{\frac{metro}{3 METRO}}

$r_H \approx a_p(1-e)\sqrt[3]{\frac m{3M}}$

Donde $a_p$ es el semieje mayor del planeta, e es la excentricidad de la órbita del planeta, m es la masa del planeta y M es la masa de la estrella.

Para el período orbital de una luna , la fórmula es:

T = 2 π \sqrt{\frac{a_{metro}^{3}}{m}}

$T = 2\pi\sqrt{\frac {a_m^3}\mu}$

Donde T es el período orbital, $a_m$ es el semieje mayor de la órbita de la luna y $\mu$ es Gm - el parámetro gravitatorio estándar

Para órbitas redondas (excentricidad cero), la fórmula de Hill se convierte en

r_{H} \approx a_{pag} \sqrt[3]{\frac{metro}{3 METRO}}

$r_H \approx a_p\sqrt[3]{\frac m{3M}}$

Combinando dos fórmulas ( $r_H$ es $a_m$ ), obtenemos:

T = 2 π \sqrt{\frac{a_{pag}^{3}}{3 GRAMO METRO}}

$T = 2\pi\sqrt{\frac {a_p^3}{3GM}}$

Sustituyamos con los valores de Sol y Júpiter:

$a_p = 7.78 \times 10^{11} m$

$G = 6.674 \times 10^{-11}\frac {m^3}{kg \times s^2}$

$M = 1.989 \times 10^{30} kg$

T_{metro a X} = 2.16 \times 10^{8} s

$T_{max} = 2.16 \times 10^8 s$

o unos 6,85 años (máximo)

Este es el período orbital máximo posible para una luna de Júpiter. Tenga en cuenta que la masa de Júpiter (u otro gigante gaseoso) es irrelevante para el resultado final. Se encuentra que las órbitas prácticamente estables están dentro de 1/2 a 1/3 del radio de la esfera de Hill. Asumiendo $a_m = r_H / 2$ :

T = 2 π \sqrt{\frac{a_{pag}^{3}}{24 GRAMO METRO}}

$T = 2\pi\sqrt{\frac {a_p^3}{24GM}}$

entonces, de manera realista

T = 7.63 \times 10^{7} s

$T = 7.63 \times 10^7 s$

o unos 2,42 años

Ahora veamos el tamaño visible del planeta anfitrión. La fórmula para el diámetro angular es:

d = 2 a r C s i norte (\frac{d}{2 D})

$\delta = 2 arcsin(\frac d{2D})$

donde d es el diámetro planetario y D es la distancia. Sustituyendo:

$d = 1.4 \times 10^8 m$ (Diámetro de Júpiter)

$D = 2.65 \times 10^{10} m$ ( $a_m$ , tamaño realista de la órbita de la luna)

obtenemos

d = 0.302

$\delta = 0.302$

El tamaño visible de la Luna de la Tierra es de aproximadamente 0,5 grados. ¡Nuestra luna está un poco demasiado lejos! Entonces, el tamaño angular se convierte en un factor limitante . Como mencionó @Ash, es poco probable que los gigantes gaseosos se vuelvan más grandes que Júpiter sin convertirse en estrellas.

Invirtamos la fórmula:

D = \frac{d}{2 s i norte (\frac{d}{2})}

$D = \frac{d}{2 sin(\frac{\delta}2)}$

Para $\delta = 0.5$ grados, esto produce

$D = 1.6 \times 10^{10}$ , o 16 millones de km (el doble de la estimación de @Ash)

conectando este número a la fórmula del período orbital, obtenemos:

T = 3.57 \times 10^{7} s

$T = 3.57 \times 10^7 s$

o 413 días o 1,13 años

A continuación, veamos si nuestro planeta/luna encaja en una zona Goldilocks .

Para el Sol, la estimación máxima razonable (sin diseñar ninguna atmósfera planetaria exótica) es de aproximadamente 2,4 AU. La órbita de Júpiter es de 5,2 UA, lo que definitivamente es demasiado lejos. Nuestro requisito angular había puesto a la luna en una órbita de 16 millones de kilómetros, en comparación con el diámetro de la esfera de Hill de 53,1 millones de kilómetros. Veamos qué tan cerca puede estar nuestro Júpiter del Sol para que la órbita de la luna no exceda la mitad del radio de la esfera de Hill, mientras que el tamaño visible del planeta anfitrión se mantiene en 0,5 grados.

a_{pag} = 2 \times a_{metro} \sqrt[3]{\frac{3 METRO}{metro}}

$a_p = 2 \times a_m \sqrt[3]{\frac {3M}m}$

lo que nos da

$a_{goldilocks} = 4.69 \times 10^{11} m$ , o 3,13 AU . ¡Otro factor limitante!

Calcular el período orbital de la luna para el planeta anfitrión que orbita el Sol a 2,4 AU nos da

T = 2.395 \times 10^{7} s

$T = 2.395 \times 10^7 s$ o 277 días , o 0,76 años

El problema de simplemente conectar los valores de Sol (Sol) y Júpiter es que Júpiter no está dentro de la zona de Ricitos de Oro del Sol. Si simplemente arrancamos a Júpiter y esta luna hipotética y los colocamos en la zona de Ricitos de Oro, cambiará drásticamente la Esfera de la Colina, debido al cambio drástico en el semieje mayor, ¿verdad? ¿Lo cambia lo suficiente como para afectar el resultado final? ¿O el tamaño angular sigue siendo el factor limitante?
Un gigante gaseoso puede alcanzar hasta 0,08 masas solares antes de convertirse en una enana marrón.
@Dalila sí, absolutamente, el requisito de la zona Goldilocks impone otra restricción aquí. Déjame pensar cómo manejarlo en mi respuesta.
@Spencer Brown enana en realidad aún calificaría como un 'planeta' para mi escenario, y aunque ciertamente tendría más masa, Alexander y Ash indicaron (y ya sospechaba) que probablemente tendría un radio más pequeño, lo que podría en realidad termina siendo perjudicial debido al requisito de tamaño angular.
Sí, bueno, el exoplaneta más grande conocido , Kepler-1656 b, tiene unos 5 radios de Júpiter.
@Alexander Es mi confusión y mi total falta de capacidad computacional con respecto a cómo determinar qué factores y restricciones en todo este sistema terminarán siendo el 'factor limitante' que provocó mi pregunta en primer lugar. Y su respuesta ya ha mejorado drásticamente mi conocimiento sobre la participación de Hill Spheres en estos sistemas, así que debo agradecerle por eso. Estaba planeando mi próxima pregunta para abordar la órbita del planeta alrededor de la estrella, por lo que esta información adicional ya es una gran ventaja en eso.
@Spencer Como me señalaron en los comentarios sobre otra pregunta aquí, las mediciones de exoplanetas no siempre son particularmente precisas, especialmente cuando las mediciones contradicen la física conocida como el exoplaneta hiperdenso que mencioné en los comentarios sobre esa misma pregunta. No dudo que haya exoplanetas con un radio mayor que Júpiter, pero sí dudo cualquier medida en los extremos, sin una explicación física.
La Zona Goldilocks utilizada aquí está desactualizada. Si es un factor limitante, simplemente olvídalo y permite que el planeta tenga una fuente de calor distinta a su sol. Consulte el artículo de Wikipedia.
@Tracy Cramer, ¿te refieres a Habitabilidad fuera de CHZ ? En caso afirmativo, entonces el autor tendría que cambiar la pregunta para decir que estos escenarios (en mi humilde opinión, exóticos) son aceptables.
@Alejandro, Sí. Las fuerzas de marea del planeta, una composición radiactiva más alta, el calor excesivo de la formación de la luna, etc., no me parecen exóticos. Si el OP quisiera agitar su factor limitante final para que se ajuste mejor a su historia, no creo que sea una exageración para la pregunta o para el lector. Pero si crees que sí, no importa. es tu respuesta Solo estaba ofreciendo una sugerencia.
@Tracy Cramer tal vez mi elección de la palabra "exótico" no fue la mejor. Lo que quiero decir con "exótico" no es "improbable que exista", sino "muy diferente de la Tierra".
@TracyCramer Mi uso del término "zona de Ricitos de Oro" es probablemente la fuente de la confusión. Lo usé porque es un término reconocible y no estoy familiarizado con términos más científicos como CHZ (tuve que buscarlo cuando vi tu comentario). Al final (esta es la cuarta de una serie de preguntas en curso) estoy tratando de hacer que esta luna se acerque a la "tierra" (aunque con diferencias específicas), me gustaría evitar demasiado de lo que Alexander llamó "exótico". aunque sé que será parcialmente inevitable. Quise decir que la "zona de Ricitos de Oro" sea relativamente flexible, mientras evita drásticamente "exótica"

Ma Golding · Answer 2

Respuesta corta:

Parece bastante posible que hipotéticas exolunas habitables tengan días tan largos como dos semanas terrestres. La duración de los días de varios meses o años terrestres parece ser menos plausible.

Respuesta larga:

La respuesta de Alexander es bastante buena hasta donde llega.

Pero según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a 2,4 UA del Sol tendría un año de unos 3,7180 años terrestres, o 1.358,0228 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 150,8914 días terrestres. , no los 277 días que calcula Alejandro. Hay otro factor de complicación que Alexander no tuvo en cuenta en sus cálculos.

Ha habido muchas otras preguntas sobre lunas habitables de planetas gigantes gaseosos en las zonas habitables de estrellas, y es una buena idea consultar esas preguntas y respuestas para ver si tienen alguna información útil, como digo en mi respuesta. a esta pregunta:

¿Cuánto tiempo llevará descubrir que viven en una luna y no en un planeta? 1

Y di enlaces a dos preguntas anteriores sobre exolunas habitables.

El artículo "Habitabilidad de las exolunas restringida por la iluminación y el calentamiento de las mareas" de Rene Heller y Roy Barnes Astrobiology , enero de 2013, analiza los factores que afectan la habitabilidad de las exolunas.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 2

Y sugiere que el día más largo posible para una hipotética exoluna habitable sería menor que, por ejemplo, un solo año terrestre.

Se supone que la gran mayoría de las exolunas habitables estarían bloqueadas por mareas en sus primarias, girando al mismo ritmo que orbitan esos planetas y, por lo tanto, manteniendo un lado mirando hacia el planeta en todo momento y el otro mirando hacia afuera en todo momento. Por lo tanto, el mes de la luna, o el período orbital alrededor del planeta, debe tener la misma duración que el día, el tiempo que tarda la luna en girar 360 grados.

Por lo tanto, tiendo a llamarlo el mes/día de la luna, ya que a medida que la luna orbita y el planeta también gira, girará en relación con la estrella o el sol en el sistema solar y, por lo tanto, el sol saldrá y se pondrá y un punto en la superficie de la luna experimentará un período de luz diurna y un período de noche durante el período orbital de la luna alrededor del planeta.

En las lunas, sin embargo, las mareas de la estrella son en su mayoría insignificantes en comparación con el arrastre de las mareas del planeta. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, las exolunas estarán bloqueadas por mareas en su planeta anfitrión en lugar de en la estrella (Dole, 1964; Gonzalez, 2005; Henning et al., 2009; Kaltenegger, 2010; Kipping et al., 2010) de modo que (i .) el período de rotación de un satélite será igual a su período orbital alrededor del planeta, (ii.) una luna orbitará el planeta en su plano ecuatorial (debido al mecanismo de Kozai y la evolución de las mareas, Porter y Grundy, 2011), y (iii. ) el eje de rotación de una luna será perpendicular a su órbita alrededor del planeta. Una combinación de (ii.) y (iii.) hará que el satélite tenga la misma oblicuidad con respecto a la órbita circunestelar que el planeta.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 2

Cuanto más largo sea el día o el mes, más caliente se volverá el lado del día y más frío el lado de la noche. El día o la noche más largos posibles para un planeta sería si ese planeta estuviera bloqueado por mareas con su sol y, por lo tanto, tuviera un día eterno en el lado cercano y una noche eterna en el lado lejano del planeta.

Existe el temor de que un planeta bloqueado por mareas a su sol pierda su atmósfera y agua porque el aire caliente y el vapor de agua del lado diurno fluirían hacia el lado nocturno y se condensarían y congelarían hasta que todo estuviera congelado en el lado nocturno.

Si ese fuera el caso, un planeta que tuviera un período de día lo suficientemente largo tendría casi toda su agua y atmósfera congeladas en el lado nocturno durante la larga noche. Solo el agua y la atmósfera que se derritieron y sublimaron al amanecer existirían como una atmósfera delgada que se sublimaría al mismo ritmo que se congelaba.

Por otro lado, es posible que la circulación de aire y agua entre los lados claro y oscuro transfiera suficiente calor al lado oscuro para mantener el aire y el agua sin congelar.

Este pesimismo ha sido atenuado por la investigación. Los estudios realizados por Robert Haberle y Manoj Joshi del Centro de Investigación Ames de la NASA en California han demostrado que la atmósfera de un planeta (suponiendo que incluya los gases de efecto invernadero CO2 y H2O) solo necesita ser de 100 mbs, o el 10% de la atmósfera de la Tierra, para que el calor de la estrella sea efectivo. llevado al lado de la noche.[74] Esto está dentro de los niveles requeridos para la fotosíntesis, aunque el agua aún permanecería congelada en el lado oscuro en algunos de sus modelos. Martin Heath, del Greenwich Community College, ha demostrado que el agua de mar también podría circular de manera efectiva sin congelarse si las cuencas oceánicas fueran lo suficientemente profundas como para permitir el flujo libre debajo de la capa de hielo del lado nocturno.

https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_habitability#Other_factors_limiting_habitability 3

Entonces, en la actualidad, parece posible que incluso un planeta bloqueado por mareas pueda ser habitable y, por lo tanto, no parece haber ningún límite conocido basado en congelar la atmósfera sobre cuánto tiempo podría durar el día y la noche de una exoluna habitable. lo cual es bueno para tu deseo de tenerlo el mayor tiempo posible.

Según "Habitabilidad de Exomoon restringida por la iluminación y el calentamiento de las mareas"

Los períodos de rotación sincronizados de exolunas putativas de la masa de la Tierra alrededor de planetas gigantes podrían estar en el mismo rango que los períodos orbitales de las lunas galileanas alrededor de Júpiter (1.7–16.7 d) y como el período orbital de Titán alrededor de Saturno (≈16 d) (NASA/ Efemérides del satélite planetario JPL)4. Se ha demostrado que la duración más larga posible del día de un satélite compatible con la estabilidad de Hill es de aproximadamente P p/9, siendo P p el período orbital del planeta alrededor de la estrella (Kipping, 2009a)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 2

Por lo tanto, estiman que una exoluna habitable podría tener un mes/día de hasta 17,0 días terrestres. Pero lo realmente importante es:

Se ha demostrado que la duración más larga posible del día de un satélite compatible con la estabilidad de Hill es de aproximadamente P p/9, siendo P p el período orbital del planeta alrededor de la estrella (Kipping, 2009a)

La fuente, Kipping 2009a, parece ser:

Efectos de temporización de Kipping DM Transit debido a una exoluna. Mon No R Astron Soc. 2009a;392:181–189.

https://arxiv.org/abs/0810.2243 4

De acuerdo con la respuesta de Alexander, si la exoluna orbitaba un planeta que orbitaba una estrella tan masiva como Sol (el sol) a una distancia de 2,4 AU, que se suponía que era el otro límite de la zona habitable, la luna habitable podría tener un mes/día. de 277 días terrestres o 0,76 años terrestres.

Si el año del planeta tiene que tener al menos nueve meses/días de luna para que la luna tenga una órbita estable, el año del planeta tendría que tener al menos 2493 días terrestres, o 6,825462 años terrestres.

Hay muchas estimaciones científicas diferentes de la zona habitable del Sol, o de una estrella que es exactamente como el Sol. Algunas estimaciones le dan a algunos una zona habitable muy estrecha y otras estimaciones le dan una zona habitable muy amplia.

Dado que está interesado en el mes/día más largo posible de su luna y, por lo tanto, el año más largo posible para el planeta que orbita alrededor de su estrella, calculémoslo para varios bordes exteriores de la zona habitable del Sol.

Si el planeta de la luna hipotética orbita una estrella exactamente como el Sol a una distancia de exactamente una UA, el planeta tendrá un año de exactamente un año terrestre, y la duración más larga posible de un mes/día de una luna habitable de ese planeta sería ser un noveno de un año terrestre, o alrededor de 40,5833 días terrestres.

Según este documento:

Hart, MH (1979). "Zonas habitables sobre estrellas de secuencia principal". Ícaro. 37: 351–357. Código Bib:1979Icar...37..351H. doi:10.1016/0019-1035(79)90141-6.

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a solo 1,01 UA del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 1,01503 años terrestres, o 370,7424 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 41,1196 días terrestres.

Según este artículo:

Vladilo, Giovanni; Murante, Giuseppe; Silva, Laura; Provenzale, Antonello; Ferri, Gaia; Ragazzini, Gregorio (marzo de 2013). "La zona habitable de planetas similares a la Tierra con diferentes niveles de presión atmosférica". El Diario Astrofísico. 767 (1): 65–?. arXiv:1302.4566. Código Bib:2013ApJ...767...65V. doi:10.1088/0004-637X/767/1/65.

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a solo 1,18 UA del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 1,2818 años terrestres, o 468,1803 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 52,0200 días terrestres.

Según este artículo:

Kasting, James F.; Whitmire, Daniel P.; Reynolds, Ray T. (enero de 1993). "Zonas habitables alrededor de las estrellas de la secuencia principal". Ícaro. 101 (1): 108–118.

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 1,37 UA del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 1,6035 años terrestres, o 585,6943 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 65,0771 días terrestres.

Según este artículo:

Kopparapu, Ravi Kumar (2013). "Una estimación revisada de la tasa de ocurrencia de planetas terrestres en las zonas habitables alrededor de las enanas m de Kepler". Las cartas del diario astrofísico. 767 (1): L8. arXiv:1303.2649. Código Bib:2013ApJ...767L...8K. doi:10.1088/2041-8205/767/1/L8.

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 1,68 UA del Sol. De acuerdo con mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 2,1775 años terrestres, o 795,3423 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 88,3713 días terrestres.

Según este artículo:

Spiegel, DS; Raymond, SN; Aderezo, CD; Scharf, California; Mitchell, JL (2010). "Ciclos de Milankovitch generalizados y habitabilidad climática a largo plazo". El Diario Astrofísico. 721 (2): 1308–1318. arXiv:1002.4877. Código Bib:2010ApJ...721.1308S. doi:10.1088/0004-637X/721/2/1308.

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/721/2/1308/meta 5

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 2,00 AU del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 2,8284 años terrestres, o 1.033,0829 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 114,7869 días terrestres.

Según este artículo:

Ramírez, Ramsés; Kaltenegger, Lisa (2017). "Una zona habitable de hidrógeno volcánico". Las cartas del diario astrofísico. 837: L4. arXiv:1702.08618 [astro-ph.EP]. Código Bib:2017ApJ...837L...4R. doi:10.3847/2041-

http://adsabs.harvard.edu/abs/2017ApJ...837L...4R 6

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 2,4 UA del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 3,7180 años terrestres, o 1.358,0228 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 150,8914 días terrestres. Esa es la misma distancia del Sol que Alexander usó para calcular un mes/día de 277 días terrestres.

Sin embargo, esto parece implicar concentraciones de hidrógeno atmosférico del 1 % al 50 %, que no parecen compatibles con una atmósfera rica en oxígeno adecuada para los seres humanos.

Según este artículo:

Fogg, MJ (1992). "Una estimación de la prevalencia de planetas biocompatibles y habitables". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica. 45 (1): 3–12. Código Bib: 1992JBIS...45....3F. PMID 11539465.

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 3,00 AU del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 5,1961 años terrestres, o 1.897,8946 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 210,8771 días terrestres.

Según este artículo:

Pierrehumbert, Raymond; Gaidos, Eric (2011). "Planetas de efecto invernadero de hidrógeno más allá de la zona habitable". Las cartas del diario astrofísico. 734: L13. arXiv:1105.0021 [astro-ph.EP]. Código Bib:2011ApJ...734L..13P. doi:10.1088/2041-8205/734/1/L13. La cita usa el parámetro obsoleto |class= (ayuda)

http://adsabs.harvard.edu/abs/2011ApJ...734L..13P 7

El borde exterior de la zona habitable del Sol está a 10 UA del Sol. Según mis cálculos aproximados, un planeta que orbita a esa distancia tendría un año de unos 31,6227 años terrestres, o 11.550,218 días terrestres, y su luna hipotética podría tener un mes/día no superior a unos 1.283,3575 días terrestres.

Pero este último cálculo involucra planetas con cantidades significativas de hidrógeno en sus atmósferas, iguales o mayores que la presión atmosférica total de la Tierra, lo que no sería consistente con una atmósfera rica en oxígeno respirable para los humanos.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone 8

Otra forma de cambiar la posible duración del año del planeta y, por lo tanto, del mes/día de la luna, es cambiar la masa y, por lo tanto, la luminosidad de la estrella en el sistema.

Un cambio relativamente pequeño en la masa de la estrella puede producir un cambio mucho mayor en la luminosidad y, por lo tanto, en la distancia de la zona habitable y, por lo tanto, en la duración de los años de los planetas en la zona habitable y, por lo tanto, en el máximo. longitud posible del mes/día de las lunas que orbitan esos planetas.

Y un cambio relativamente pequeño en la masa de la estrella puede producir un cambio mucho mayor en la velocidad a la que consume combustible nuclear y, por lo tanto, el tiempo que depende de la etapa de la secuencia principal de su vida antes de convertirse en una estrella gigante roja y luego una estrella enana blanca.

Y si desea que su luna hipotética tenga formas de vida multicelulares, o una atmósfera rica en oxígeno respirable para los humanos, o nativos inteligentes, o la mayoría de las otras cosas que generalmente se necesitan para hacer un mundo interesante en la ciencia ficción, querrá que tener miles de millones de años y, por lo tanto, necesitará que la estrella de la luna sea de un tipo espectral capaz de permanecer en la secuencia principal durante varios miles de millones de años.

Ceniza · Answer 3

Se ha descubierto que todos los mundos realmente trazados (de los que he visto las estadísticas de todos modos y observé mucho esto hace un par de meses) que son más masivos que Júpiter, incluidas las pequeñas estrellas enanas marrones, tienen una densidad promedio más alta y por lo tanto un radio más pequeño. Entonces, Júpiter parecería ser tan grande como los gigantes gaseosos en la naturaleza, puramente en términos de radio.

Tomando eso como base, la distancia orbital, para un tamaño angular de 1/2 grado, es de aproximadamente 8 millones de kilómetros, muy dentro de la Esfera de la Colina de Júpiter (para una estrella de aproximadamente la masa del Sol) de 53 millones de kilómetros. La Tierra, o algo sustancialmente similar, la orbitaría en 145 días y 19 horas.

Estas son las herramientas que utilicé para obtener las respuestas:

Estadísticas Jovianas
Calculadora de Tamaño Angular Calculadora
de Órbita

Todas las estrellas tienen una zona dorada, por lo que todo lo que necesita es una estrella amarilla, algo con una clasificación espectral G.

¿Cuál es el tiempo orbital máximo de mi luna alrededor de mi planeta?

Harthag

spencer

Alejandro

Mónica Celio

Harthag

Harthag

spencer

Harthag

Respuestas (3)

Alejandro

Harthag

spencer

Alejandro

Harthag

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Harthag

Harthag

Tracy Cramer

Alejandro

Tracy Cramer

Alejandro

Harthag

Ma Golding

Ceniza

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