Astronomiya

İki ulduzun daha böyük bir ulduzun ətrafında at nalında olması mümkündürmü?

İki ulduzun daha böyük bir ulduzun ətrafında at nalında olması mümkündürmü?

Satürnün dörd ildə bir dəfə dəyişən Janus və Epimetey adlı iki ayının necə olduğunu oxuyurdum. Buna bənzər bir şey daha böyük miqyasda ola bilər, ancaq bir planet və ayın yerinə ulduzlarla ola bilərmi? Deyək ki, ətrafında iki qırmızı cırtdanın ətrafında fırlanan böyük, kütləvi bir ulduzunuz var idi. Bu iki qırmızı cırtdan ulduz bir neçə ildən bir və ya daha çox orbitləri müntəzəm olaraq dəyişdirərək nal orbitinə düşə bilərmi?

daha çox nal orbitləri haqqında


Bəli, mümkündür, lakin bu cür orbitlərin qeyri-sabit olacağı ehtimalı var.

Məsələn, kağızda

Ćuk, Matija, Douglas P. Hamilton və Matthew J. Holman. Nal orbitlərinin uzunmüddətli sabitliyi. Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Aylıq Bildirişləri 426.4 (2012): 3051-3056. doi: 10.1111 / j.1365-2966.2012.21964.x

ikinci cəsədin kütləsi birinci cismin 1/1200-dən çox olarsa, at nalının orbitləri qeyri-sabit hala gəlir. (Üçüncü cəsədin cüzi bir kütlə olduğu qəbul edildi).

Üçüncü cəsədin sıfırdan aşağı kütləsi bu yaxınlarda bir tezidə araşdırıldı:

Balaji, Bhaskaran. Nal yörüngələrini qəbul edən ulduz üçlü sistemlərdə kütlə nisbətləri. Diss. Massachusetts Texnologiya İnstitutu, 2016. özet, pdf

və məhdudiyyətinə əlavə olaraq tapıldı Uk və s. üçüncü cismin sıfırdan artıq kütləsi bu cür sistemlərin sabitliyini daha da azaldır, beləliklə at nalının ömrü $ tau propto m_3 ^ {- 1} $.

Ulduzlar üçün yalnız daha böyük nəhənglərin daha açıq qırmızı cırtdanlarla birləşməsi ilk məhdudiyyəti yerinə yetirəcək və sonra üçüncü ulduzun heç vaxt 'laqeyd' kütləsi olmayacağı üçün, hər üç cismin ulduz olduğu zaman nal orbitlərinin həmişə qeyri-sabit olduğu qənaətinə gəlmək olar. Və daha kiçik ulduzların böyük kütlələri üçün bu cür orbitlərin ömrü yaxınlığımızda bu cür orbitləri gözləmək üçün çox qısa olardı.

Lakin, ehtimal ki, iki ulduzun (mavi nəhəng və qırmızı cırtdanın) və bir planetin sabit nal orbitlərinə sahib olması mümkün olardı.


Dünya öz orbitini başqa bir planetlə paylaşsaydı nə olar?

Yer kürəsi günəş ətrafında öz dairəvi orbitində səyahət edən yeganə planetdir. Ancaq nə olarsa Yer öz orbitini başqa bir planetlə paylaşdı?

İki planetin "birgə orbit" edə biləcəyi və ya eyni zonanı ulduzları ətrafında paylaşmasının ən qeyri-adi yollarından biri, sözdə nal yörüngəsidir. Hər iki aləmin bir ulduz ətrafında bir dairədə hərəkət etməsi əvəzinə, hər biri bir az nal şəklindəki yolunun kənarı boyunca hərəkət edər, bu ayparalar qırılan bir halqanın iki yarısı kimi bir-birinə baxar.

Fransanın Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux salonundakı astrofizik Sean Raymond, Live Science-a verdiyi açıqlamada, "Nal yörüngelerinin digər Yerlər üçün ən həyəcan verici konfiqurasiyalardan biri olduğunu düşünürəm" dedi. "İki planet eyni ulduz ətrafında eyni diskdə və ehtimal ki, oxşar şeylərdən əmələ gəldiyindən, onların təkamülünü öyrənmək doğuşdan ayrılan əkizlərin həyatını öyrənməyə bənzəyir."

Nal orbitlərinin qeyri-adi səslənə bilər. Bununla birlikdə, Saturnun Ayları Janus və Epimetey planetlərdən 150.000 kilometr uzaqlıqdakı at nalları ətrafında hərəkət edirlər. Saturnun əsas üzükləri, Raymond qeyd etdi. Ən yaxını bir-birlərindən təxminən 15.000 mil (15.000 km) məsafədədir.

Gəlin günəşin yerləşə biləcəyi zonada yer ölçüsündə bir cüt dünya ilə nal orbitlərinin necə görünə biləcəyini təsəvvür edək və bir planetin səthində maye suyun sağ qalması üçün mülayim bir ulduzun ətrafını sarsın. Gəlin bu dünyalara Terra və Tellus adını verək, hər ikisi də Latınca "Earth" sözləri.

Terra və Tellus bir-birlərinə mümkün qədər yaxınlaşdıqları zaman, Astronomiya vahidinin (AU), Yer ilə Günəş arasındakı orta məsafənin (təxminən 93 milyon mil və ya 150 milyon kilometr) təxminən 4 - 5% -ə yaxınlaşacaqlar. . Belə bir məsafədə, bir-birlərinə diametrinin dörddə biri ilə beşdə biri qədər böyük görünürdülər Bütöv ay, Raymond dedi. Sonra günəşin arxasında bir-birlərinin gözündən düşənə qədər yavaş-yavaş bir-birlərindən uzaqlaşardılar.

"At nalı yoldaşının səmada böyüyərək dominant bir işıq mənbəyinə çevrildiyini görmək zəhmli olardı" dedi Raymond.

Bu yaxınlaşma və gediş dövrlərinin uzunluğu nal orbitlərinin genişliyindən asılıdır. Terra və Tellus üçün nal yörüngələri təxminən 0.995 AU'dan 1.005 AU'ya qədər uzanacağını, bu səbəbdən yaxın görüşlər arasında 33 il çəkəcəyini söylədi. Günəşdən məsafədəki kiçik dəyişikliklər, Terra və Tellusun iqliminin at nişanlarının ətrafları arasında dəyişdikləri üçün çox dəyişməyəcəyini ifadə etdi.

Terra və Tellusda həyat necə ola bilər? Raymond, müharibələr və ulduzların keçdiyi sevgi hekayələri də daxil olmaqla, planetlər arasındakı rəqabətləri və ortaqlıqları təsəvvür edirdi. İnsanlar bir-birlərinə missiyalar başlamazdan çox əvvəl, bu aləmlərin radio üzərindən uzun məsafəli qələm münasibətləri qura biləcəyini də təsəvvür edə bilər.

At nalı torpaqları, planetlərin meydana gəlməsi dövründə, həm də bir orbitdən digərinə toqquşaraq köç edən protoplanetlər və ya embrion dünyaları kimi inkişaf edəcəkdir.

"Zamanın bir hissəsi, nal konfiqurasiyası açılacaq" dedi Raymond. "Bunun nə qədər tez-tez baş verdiyini heç vaxt bildiyim qədər diqqətlə öyrənməmişəm."

Yenə də, "milyonda bir meydana gəlsə də, qalaktikadakı yüz milyardlarla ulduz arasında hələ də potensial at nalı torpaqlarını tərk edən" deyərək Raymond sona çatdı.

Əvvəlcə Live Science-də yayımlandı.

Beləliklə, bu məqalə üçüncü cümlədə bir az yanıltıcıdır: "Hər iki aləmin bir ulduz ətrafında bir dairədə hərəkət etməsi əvəzinə." At nalının orbitləri istinad nöqtəsi fırlandığı üçün meydana gəlir. Dönməyən bir çərçivədə Janus və Epimetey hər ikisi dairəvi orbitlərə yaxın, lakin fərqli sürətlərdə və biri digərinə nisbətən Saturna yaxınlaşırlar. İki ay bir-birinə yaxınlaşdıqda qarşılıqlı cazibə qüvvəsi birinin sürətlənməsinə, birinin yavaşlamasına səbəb olur və aylar daxili orbitdə, xaricində isə mübadilə olunur. (Olimpiya oyunlarında sürət konkisörlərini düz keçiddə daxili və xarici yolları dəyişdirdiklərini düşünün.) Beləliklə, fırlanan bir istinad çərçivəsindən, hələ də dairəvi orbitlərdə səyahət edərkən nal nümunəsi kimi görünür.

Qeyd edək ki, 3753 Cruithne, günəş ətrafında dünya ilə rezonanslı bir orbitə malikdir. Yerdən göydəki yolu nal orbitidir.


İki ulduzun daha böyük bir ulduzun ətrafında at nalında olması mümkündürmü? - Astronomiya

Saturnun iki alt peyk olduğunu bilirdim. Saturnu eyni orbitdə və eyni yolda hərəkət edən (adlarını xatırlaya bilmirəm)! Və onların dairəvi sürəti eyni deyil. Ancaq hələ də toqquşmayıblar. Bundan xəbəriniz var? Bu doğrudur? Necə olur bu mümkündür.

Xahiş edirəm izah edə bilərsiz?

Saturnun iki peyki, Janus və Epimetey, eyni orbitdədir. Planetdən təxminən eyni məsafədədirlər və təxminən eyni sürətlə orbitdədirlər. Ancaq heç vaxt bir-birini üstələməz və ya toqquşmazlar. Texniki olaraq, biz astronomlar "1: 1 orbital rezonans" və ya "at nal orbitində" olduqlarını söyləyirlər.

Bu olur. Birincisi, bir ayın orbitindəki sürəti yalnız planetdən uzaqlığı ilə müəyyən edilir. J & amp E, planetlə əlaqəli müəyyən bir orbital sürətə sahib olan ortalama bir orta məsafəni bölüşür. İki ay bu sürət ətrafında dövr edir. Beləliklə, Saturna şimal qütbündən yuxarıdan aşağı baxdığınızı təsəvvür etsəniz, planetin ətrafında bu sürət ətrafında dövr edən iki ay görərsiniz.

İndi təsəvvür edin ki, nəinki planetimizə baxırıq, əksinə yavaş-yavaş kosmik gəmimizdə bu aylar planetin ətrafında fırlanarkən eyni sürətlə və eyni istiqamətdə fırlanırıq. Bu "fırlanan çərçivədə", əgər aylar hər ikisi tam olaraq bu sürətlə fırlansaydı, ön şüşəmizdə sabit görünəcəkdi. Bunun əvəzinə, əslində gördüyümüz budur ki, bir ay həmişə ön şüşənin bir tərəfində, digəri digər tərəfdə qalarkən, planetin ətrafında nal şəklində gəzərək irəli-geri tərpənən kimi görünürlər. Bu səbəbdən yörüngəni "nal yörüngəsi" adlandırırıq.

Bəs nə baş verir? Elə bir zamanda, bir ay planetdən o birisindən biraz uzaqlaşacaq. Bu ay bir az daha yavaş dövr edəcəkdir. Digər ay planetə bir az yaxın və biraz daha sürətli olacaq. Nəhayət, daha sürətli ay daha yavaş aya çatacaq, ancaq toqquşmadan əvvəl aylar arasında enerji mübadiləsi aparılır və orbitləri dəyişir. Əvvəllər daha uzaq və yavaş ay indi Saturna və daha sürətli, əvvəllər daha yaxın olan ay isə indi daha yavaşdır. Beləliklə, sürətli ay yavaş aya çatdıqda, yavaş ay daha sürətli aya çevrilmək üçün ondan uzaqlaşır. Beləliklə, heç vaxt toqquşmazlar.

İki ay arasındakı bu davamlı orbit dəyişikliyi çox sabit bir konfiqurasiyadır. Hər hansı bir orbit iki rəqib qüvvə arasındakı bir tarazlıqdır: şeyləri bir-birinə çəkən cazibə qüvvəsi və (əgər düzgün istiqamətdədirsə) onları bir-birlərindən uzaqlaşdırmağa meyl edən cisimlərin sürəti. Orbitdəki bir peyki düşünün: əgər hərəkət etməsəydi, planetin üzərinə düşərdi, amma sürəti onu orbitdə saxlayır. Bununla birlikdə, cazibə və sürət bir-birindən tamamilə müstəqil deyildir: cazibə qüvvəsi şeyləri düşdükcə daha sürətli getməyə məcbur edir və səhv istiqamətdə hərəkət edən bir cisim orbitdə qalmayacaq. Janus və Epimeteyin bir-birlərindən çəkinmələrini təmin edən bu ikisi arasındakı qarşılıqlı təsirdir. Aylar bir-birlərinə yaxınlaşdıqda cazibə qüvvəsi səbəbiylə dəyişmək üçün baş verəcəklər, lakin cazibə qüvvələri sürətlərini orbitlər yenidən bir-birindən uzaqlaşacaq şəkildə dəyişdirir. Cazibə qüvvəsi heç vaxt ayları ciddi mənada dəf etmir, lakin nəticə eynidır: aylar istiqamətini tərsinə çevirir (fırlanan çərçivəmizdə) və bir-birindən uzaqlaşmağa başlayır.

At nalı orbitinin bilinən yeganə digər nümunəsi, dünya ilə birlikdə nal orbitində olan 3753 Cruithne asteroididir. Yerin orbiti ilə fırlanan çərçivədə, Dünya heç də çox hərəkət etmir, çünki daha böyükdür, ancaq asteroidin nalda hərəkət etdiyi görülür. 3753 Cruithne haqqında burada məlumat əldə edə bilərsiniz. Cruithne orbiti, həmin səhifədəki rəqəm 1-ə bənzəyən Janus və Epimetey orbitlərindən qat-qat mürəkkəbdir. Bu səhifədəki animasiyalar, nal orbitinin necə göründüyünü başa düşməkdə də faydalıdır.

Müəllif haqqında

Dave Kornreich

Dave Astronomiyadan soruşun təsisçisi idi. 2001-ci ildə Cornell-dən doktorluq dissertasiyasını almış və hazırda Kaliforniyanın Humboldt Dövlət Universitetinin Fizika və Fizika Elmləri Bölməsində dosentdir. Orada Astronomiyadan soruş öz versiyasını işlədir. Qəribə kosmologiya sualında da bizə kömək edir.


Sabit nal orbitində iki planet?

Əvvəllər tək bir orbitdə çox sayda planetlə əlaqəli suallar verdik, Lagrangian nöqtələrini istifadə edərək, bir-birlərini gəzdikləri zaman orbitə çıxaraq və s. Görürdüm ki, ulduzlarını tövlədə dövr edən iki yaşayış planeti ilə hipotetik bir sistemin yaradılmasına baxıram. nal orbitidir.

Nal orbitini yekunlaşdırmaq üçün: iki cəsəd təxminən eyni yolda bir ulduz ətrafında fırlanır. Onlardan biri digərinə nisbətən ulduza bir qədər yaxındır, buna görə bir az daha sürətlə dolanacaq. İkinci bədəni "tutduqda", cazibəsi ilə sürətlənəcəkdir. Bu, ilk cismi orbiti bir az olana qədər ulduzdan uzaqlaşdıraraq effektiv şəkildə xaricə itələyir daha uzun ikinci bədəndən daha çox. Sonra birinci bədən ikinci bədən onu "tutana" qədər yavaş-yavaş geridə qalacaq və bu zaman cazibə qüvvəsi birinci cismi ləngidir və daha sürətli orbitə geri qaytarır.

Burada nal orbitini canlandıran 2 dəqiqəlik bir video var bunu oxuyan hər kəs videonu izləməlidir, çünki at nalının orbitləri əks-intuitiv görünə bilər və başını sarmaq çətindir. Ayrıca, Wikipedia-dan alınan bu şəkil, dönən bir çərçivədən göründüyü kimi Saturnun iki ayını belə bir orbitdə göstərir (qeyd edin ki, Epimeteyin Janusdan xeyli kiçikdir):

Bir sınaq vəziyyəti verərək belə bir orbitin ehtimal olunan şərtlərinin təsvirini axtarıram: planetlərin yerlərini nə qədər dəyişdirəcəyi (qeyd edin ki, bu nə qədər tez-tez baş verərsə, il uzunluğunda dəyişiklik o qədər çox olacaq) və necə keçidlər hər dəfə çox vaxt aparardı? Hər iki planetdə yer dəyişdirərkən gelgit dəyişiklikləri kimi əhəmiyyətli təsirlər olacaqmı? Xüsusilə eksantrik bir orbitdə nal yörüngəsi qeyri-mümkündür və ya qeyri-sabitdir, yoxsa iki planet eyni elipsi təqib edərsə və ya, məsələn, ulduzun əks tərəflərində perihelion / aphelion olan güzgülü elipslərə daha yaxın bir şey edərsə, qeyri-adi xüsusiyyətlər alır?

Cavabda baxılmasını istəyən xüsusi bir məqam: at nalı orbitinin orbital məsafələrin təyin edilməsi baxımından nə qədər çevikliyi var? Planetin ulduzdan orta ölçüsünə və ölçüsünü təyin edən an orbitin müəyyən xüsusiyyətləri sabitləşibmi? Yoxsa nal orbitlərinin yer dəyişdirmə xüsusiyyətini qoruyub saxlayarkən iki planetin öz orbitlərində nə qədər olduqları ilə (məsələn, il uzunluğunun dəyişməsi ilə əlaqəli) oynamaq üçün yer varmı və əgər nə dərəcədədirsə? Sonuncu ssenari dünya quruluşu üçün daha çox seçim təklif edir, çünki (bu genişlik kifayət qədər böyükdürsə) yer dəyişdirmə hər əsrdən beş min ildə bir dəfə planetləri dəyişdirmədən və ya orbital məsafəni heç bir şəkildə dəyişmədən həyata keçirilə bilər.

İnsanlarla işləmək üçün (müxtəlif çətinliklə) üç fərziyyə testi vəziyyəti təqdim edəcəyəm. Bu sualı ümumiləşdirməyə ümid edirəm, ona görə də bu suala baxan digər insanlar bunu özlərini belə yaratmağa çalışa biləcəkləri hər hansı bir müqayisə olunan sistemlə asanlıqla əlaqələndirə bilər, formullar daxil olan cavablar (və bu da asanlıqla müxtəlif fiqurların bağlanmasına dəstək ola bilər). ) qiymətləndirilir. Ehtiyac olduqları təqdirdə, zəruri cazibə gücünü (planetlər üçün Yerin sıxlığını götürsək) əmələ gətirəcək kütlə və radius haqqında təxmini hesablamalar verəcəyəm. Bir cavab hər üç hadisəni həll edə bilərsə, əladır!

    Planet A: Yer (normal orbitində). Kütləvi

    Planet A: 1.1g Yerə bənzər bir planet (eksantrikliyi 0 və 200 Earth günü olan bir orbitdə). Kütləvi

    Planet A: 1.1g Yerə bənzər bir planet (0,1 eksantrikliyi və 500 Earth günü olan bir orbitdə). Kütləvi

Bu sualın məqsədləri üçün sistemdə ola biləcək digər planetləri görməməzlikdən gəlin, baxmayaraq ki bu konfiqurasiyadakı hər hansı bir planetin bir və ya daha çox ayı dəstəkləyə biləcəyini və ya nal orbitində hər hansı bir məhdudiyyət tətbiq etdiyini bilmək faydalı olardı. dəstəklənən aylar.

Bu, buradakı ilk sualımdır və bəlkə də çox çətin bir sual olduğunu tanıyıram, xahiş edirəm dəqiqləşdirməyim və ya düzəltməyim lazım olan bir şey varsa mənə bildirin! Artıq yalnız cavabları gözləyən bir neçə redaktə etdim, amma əlavə dəyişiklik etməkdən çəkinmərəm.


İki ulduzun daha böyük bir ulduzun ətrafında at nalında olması mümkündürmü? - Astronomiya

Saturnun iki alt peyk olduğunu bilirdim. Saturnu eyni orbitdə və eyni yolda hərəkət edən (adlarını xatırlaya bilmirəm)! Və onların dairəvi sürəti eyni deyil. Ancaq hələ də toqquşmayıblar. Bundan xəbəriniz var? Bu doğrudur? Necə olur bu mümkündür.

Xahiş edirəm izah edə bilərsiz?

Saturnun iki peyki, Janus və Epimetey, eyni orbitdədir. Planetdən təxminən eyni məsafədədirlər və təxminən eyni sürətlə orbitdədirlər. Ancaq heç vaxt bir-birini üstələməz və ya toqquşmazlar. Texniki olaraq, biz astronomlar "1: 1 orbital rezonans" və ya "at nal orbitində" olduqlarını söyləyirlər.

Bu olur. Birincisi, bir ayın orbitindəki sürəti yalnız planetdən uzaqlığı ilə müəyyən edilir. J & amp E, planetlə əlaqəli müəyyən bir orbital sürətə sahib olan ortalama bir orta məsafəni bölüşür. İki ay bu sürət ətrafında dövr edir. Beləliklə, Saturna şimal qütbündən yuxarıdan aşağı baxdığınızı təsəvvür etsəniz, planetin ətrafında bu sürət ətrafında dövr edən iki ay görərsiniz.

İndi təsəvvür edin ki, nəinki planetimizə baxırıq, əksinə yavaş-yavaş kosmik gəmimizdə bu aylar planetin ətrafında fırlanarkən eyni sürətlə və eyni istiqamətdə fırlanırıq. Bu "fırlanan çərçivədə", əgər aylar hər ikisi tam olaraq bu sürətlə fırlansaydı, ön şüşəmizdə sabit görünəcəkdi. Bunun əvəzinə, əslində gördüyümüz budur ki, bir ay həmişə ön şüşənin bir tərəfində, digəri digər tərəfdə qalarkən, planetin ətrafında nal şəklində gəzərək irəli-geri tərpənən kimi görünürlər. Bu səbəbdən yörüngəni "nal yörüngəsi" adlandırırıq.

Bəs nə baş verir? Elə bir zamanda, bir ay planetdən o birisindən biraz uzaqlaşacaq. Bu ay bir az daha yavaş dövr edəcəkdir. Digər ay planetə bir az yaxın və biraz daha sürətli olacaq. Nəhayət, daha sürətli ay daha yavaş aya çatacaq, ancaq toqquşmadan əvvəl aylar arasında enerji mübadiləsi aparılır və orbitləri dəyişir. Əvvəllər daha uzaq və yavaş ay indi Saturna və daha sürətli, əvvəllər daha yaxın olan ay isə indi daha yavaşdır. Beləliklə, sürətli ay yavaş aya çatdıqda, yavaş ay daha sürətli aya çevrilmək üçün ondan uzaqlaşır. Beləliklə, heç vaxt toqquşmazlar.

İki ay arasındakı bu davamlı orbit dəyişikliyi çox sabit bir konfiqurasiyadır. Hər hansı bir orbit iki rəqib qüvvə arasındakı bir tarazlıqdır: şeyləri bir-birinə çəkən cazibə qüvvəsi və (əgər düzgün istiqamətdədirsə) onları bir-birlərindən uzaqlaşdırmağa meyl edən cisimlərin sürəti. Orbitdəki bir peyki düşünün: əgər hərəkət etməsəydi, planetin üzərinə düşərdi, amma sürəti onu orbitdə saxlayır. Bununla birlikdə, cazibə və sürət bir-birindən tamamilə müstəqil deyildir: cazibə qüvvəsi şeyləri düşdükcə daha sürətli getməyə məcbur edir və səhv istiqamətdə hərəkət edən bir cisim orbitdə qalmayacaq. Janus və Epimeteyin bir-birlərindən çəkinmələrini təmin edən bu ikisi arasındakı qarşılıqlı təsirdir. Aylar bir-birlərinə yaxınlaşdıqda cazibə qüvvəsi səbəbiylə dəyişmək üçün baş verəcəklər, lakin cazibə qüvvələri sürətlərini orbitlər yenidən bir-birindən uzaqlaşacaq şəkildə dəyişdirir. Cazibə qüvvəsi heç vaxt ayları ciddi mənada dəf etmir, lakin nəticə eynidır: aylar istiqamətini tərsinə çevirir (fırlanan çərçivəmizdə) və bir-birindən uzaqlaşmağa başlayır.

At nalı orbitinin bilinən yeganə digər nümunəsi, dünya ilə birlikdə nal orbitində olan 3753 Cruithne asteroididir. Yerin orbiti ilə fırlanan çərçivədə, Dünya heç də çox hərəkət etmir, çünki daha böyükdür, ancaq asteroidin nalda hərəkət etdiyi görülür. 3753 Cruithne haqqında burada məlumat əldə edə bilərsiniz. Cruithne orbiti, həmin səhifədəki rəqəm 1-ə bənzəyən Janus və Epimetey orbitlərindən qat-qat mürəkkəbdir. Bu səhifədəki animasiyalar, nal orbitinin necə göründüyünü başa düşməkdə də faydalıdır.

Müəllif haqqında

Dave Kornreich

Dave Astronomiyadan soruşun təsisçisi idi. 2001-ci ildə Cornell-dən doktorluq dissertasiyasını almış və hazırda Kaliforniyanın Humboldt Dövlət Universitetinin Fizika və Fizika Elmləri Bölməsində dosentdir. Orada Astronomiyadan soruş öz versiyasını işlədir. Qəribə kosmologiya sualında da bizə kömək edir.


3 Cavablar 3

Birinci hissə: Ortaq orbital Planetlər, Kölgəsiz Problem

Sinxronizasiya edilmiş orbitdə iki planetin sistemindəki ulduzdan eyni məsafədə eyni orbiti paylaşdıqları təqdirdə mümkündür. Beləliklə ulduzdan və bir-birlərindən həmişə eyni məsafədə olacaqlar. İkisi də ulduzdan eyni məsafədə olacağından biri digərinə kölgə salmayacaq.

Eyni orbiti öz ulduzları ətrafında paylaşan planetlərin müzakirələri üçün PlanetPlanet bloguna və mümkün qədər çox yaşayış planeti olan statistik cəhətdən inanılmaz, lakin elmi cəhətdən mümkün olan günəş sistemlərinin nəzəri dizaynına həsr olunmuş Ultimate Solar System bölməsinə daxil olun.

Bu hissədəki müxtəlif postlar adətən ulduzdan eyni məsafədə eyni orbiti paylaşan co orbital planetlərdən istifadə edərək ətrafdakı yaşayış zonasındakı planetlərin sayını artırır.

İkinci hissə: Mümkün bir həll yolu olan L2 nöqtəsi

İki planetin bir-birinə nisbətən eyni vəziyyətdə qalmasının başqa bir yolu da onları bir-birinə nisbətən Lagrange nöqtələrinə qoymaqdır.

Daha kütləvi bir orbitə çıxan hər bir astronomik cismin, bir cismin ona nisbətən eyni vəziyyətdə qalacağı beş Lagrange nöqtəsi var.

orbitdə olan bir obyekt üçün L1 nöqtəsi həmin obyekt ilə orbitdə olan obyekt arasındadır və L2 nöqtəsi orbitdəki obyektin uzaq tərəfindədir, beləliklə L2 nöqtəsindəki hər hansı bir obyekt həmişə onunla ulduz arasında dönən obyektə sahib olacaqdır və ya orbitə çıxdıqları başqa bir obyekt.

Əlbətdə Lagranj nöqtələrindəki bütün bilinən obyekt nümunələri sistemdəki digər cisimlərə nisbətən çox kiçikdir. L2 mövqeyində daimi olaraq kölgələnən planet təxminən Yer ölçüsündə olsaydı, onu kölgələyən planet bir ulduz ətrafında dönən nəhəng bir planet və ya hətta qəhvəyi bir cırtdan olmalıdır.

Yupiter planetində Yer planetinin kütləsi təqribən 318 dəfə çoxdur. Nəhəng planetlərlə qəhvəyi cırtdanlar arasındakı sərhəd Yupiterin kütləsindən təxminən 13 dəfə, qəhvəyi cırtdanlar ilə son dərəcə aşağı kütləli ulduzlar arasındakı sərhəd isə Yupiterin kütləsindən təxminən 75-80 dəfə çoxdur. Beləliklə, nəhəng bir planet yerin kütləsindən təqribən 4.134 qat, qəhvəyi bir cırtdan isə Yerin kütləsindən təxminən 23.850 - 25.440 qat ola bilər.

Kiçik kütləli bir ulduz kölgələnən planeti işıqlandıracaqdı, ehtimal ki, daha uzaqdakı ulduzdan çox daha çox, beləliklə planet çox qaranlıq olmazdı. Bəzi qəhvəyi cırtdanlar da kölgələnən planeti bəzi görünən işıqlarla işıqlandıra bilər.

Beləliklə, nəhəng bir planet və ya qəhvəyi bir cırtdan, L2 vəziyyətində təxminən Yer ölçüsündə bir planetə sahib ola bilər və L2 vəziyyətində planetə kölgə sala bilər.

Üçüncü hissə: L2 vəziyyəti ilə bağlı problemlər.

Laqranj nöqtələrindəki cisimlər həmin Laqranj nöqtələrinin ətrafında tərpənməyə meyllidir və buna görə də L2 nöqtəsindəki bir cisim böyük planetin atdığı kölgədən içəri və xaricə keçə bilər, çünki o cisim tam L2 nöqtəsi ətrafında tərpənir.

Beş Lagrange nöqtəsindən yalnız ikisi, L4 və L5 nöqtələri çox sabitdir. Orbitdə olduqları obyektin önündə və arxasında 60 dərəcə var və əvvəlində də qeyd etdiyim kimi, eyni orbiti paylaşan və ulduzlarından eyni məsafədə olan co orbital cisimlərin nümunələri.

Yəni bir planet daha böyük bir planetin L2 mövqeyində olsaydı, milyardlarla il deyil, daha qısa bir müddət ərzində orada olardı. L2 planetindəki insanlar L2 mövqeyinə girmədən və kölgəyə atılmadan əvvəlki vaxtı xatırlaya bilər.

Üçüncü problem isə planetlərin ölçüsü və aralarındakı məsafələrdir. Günəş sistemimizdə planetlərin arasındakı məsafə planetlərin ölçüləri ilə müqayisədə o qədər böyükdür ki, Günəş sistemimizdəki heç bir planet başqa bir planetə tam kölgə sala bilməz.

Planetlərin kölgələri umbra, tam kölgə və daha az kölgə olan penumbradan ibarətdir. Tam Günəş tutulması, Yerin Ayın umbrasında olduğu və bütün günəş işığının bloklandığı zamandır. Umbra, planetdən uzaqlaşdıqca daralan və nəticədə bir məqamda kifayətlənən bir disansla bitən bir konusdur.

Astronomik bir obyekt tərəfindən atılan penumbra, çətir qədər qaranlıq deyil. Planetdən uzaqlaşdıqca daha da genişlənən və daha az qaranlıqlaşan və sonsuzluğa uzanan bir konusdur.

Günəş sistemimizdəki bütün planetlər aralarındakı məsafələrə görə o qədər kiçikdir ki, digər planetlərin üzərinə yalnız qaranlıq ümbrələrini deyil, yalnız penumbralarını ata bilərlər.

Yupiter planeti, bir planetin əldə edə biləcəyi qədər diametrdə böyükdür. Kütlələr Yupiter kimi bir planetə davamlı və yavaş-yavaş əlavə edilərsə, o planet bir müddət daha da böyüyəcək və ona nə qədər maddə qatılsa da genişlənməyə son qoyacaqdır. Bir planetin kütləsi müəyyən bir nöqtədən çox artdıqda, planet daha sıxıldıqca ölçüsündə kiçilməyə başlayacaq.

Yupiter, qəhvəyi cırtdanlar və hətta kiçik kütləli ulduzlar kimi nəhəng planetlərin diametri yüzdə 15-dən çox dəyişmədiyini və bəzi kiçik kütləli ulduzların diametri Yupiterdən bir az daha kiçik olduğunu oxudum.

Dördüncü hissə: L2 problemlərinə qismən həll:

Ancaq astronomlar indi iki və ya daha çox planetə sahib yüzlərlə sistem də daxil olmaqla digər ulduzların ətrafında dövr edən bir neçə min ekzoplanet kəşf etdilər. Digər ulduzların ətrafındakı günəş sistemləri, planetar orbitlər arasındakı məsafələr də daxil olmaqla bir çox cəhətdən çox dəyişir.

TRAPPIST-1 sistemində bir sıra planetlər var, bəziləri TRAPPIST-1 ulduzunun ətrafdakı yaşayış zonasındadır ki, o zəif ulduza çox yaxın və dolayısı ilə bir-birinə çox yaxın bir dövr edir.

TRAPPIST-1 planet sisteminin orbitləri çox düz və yığcamdır. TRAPPIST-1-in yeddi planetinin hamısı Merkurinin Günəş ətrafında dönməsindən çox yaxın orbitdədir. B xaricində, Qaliley peyklərinin Yupiter ətrafında [43] olmasından daha çox, lakin Yupiterin digər aylarının əksəriyyətindən daha yaxın bir orbitdə dönürlər. B və c orbitləri arasındakı məsafə Yerlə Ay arasındakı məsafədən cəmi 1,6 dəfə çoxdur. Planetlər bir-birinin səmalarında gözə çarpan şəkildə görünməlidir, bəzi hallarda Ayın Yerdən göründüyündən bir neçə dəfə böyük görünməlidir. [42] Ən yaxın planetdəki bir il yalnız 1,5 Dünya günündə, yeddinci planetin ili yalnız 18,8 gündə keçir. [40] [37]

Yəni xarici TRAPPIST-1 planetlərinin tez-tez TRAPPIST-1-ə daha yaxın orbitdə olan planetlərin penumbralarının qaranlıq hissələrinə keçmələri və hətta daxili planetlərin tamamilə qaranlıq umbralarına keçməsi tamamilə mümkündür.

Yəni TRAPPİST-1 kimi bir sistemdə, planetlərin zəif ulduza çox yaxın bir dövrə vurması ilə, TRAPPİST-1 planetlərinin bəzilərini nəhəng bir planet və L2 mövqeyində təxminən Dünya ölçülü bir planet əvəz edə bilər. o nəhəng planet və bəlkə də L2 planet nəhəng planetin kölgəsində olardı.

Beşinci hissə: L2 Planetində həyat üçün nəticələr

Ancaq L2 mövqeyi uzun müddət sabit olmadığından, L2 planetinin astronomik və ya geoloji standartlara görə L2 vəziyyətinə girib yaxalanması və astronomik və ya geoloji standartların L2 mövqeyini tərk etməsi gözlənilirdi. sonra da:

Başqa bir planetlə toqquşun və məhv olun.

Ulduza düş və məhv ol.

Ulduz sistemdən xaric olun və hər hansı bir ulduzun istiliyindən uzaqda ulduzlararası məkanda tədricən donun.

Ulduz sistemə yeni və olduqca ekssentrik bir orbit daxil edin. Sistemdəki digər planetlərlə qarşılıqlı əlaqəni sabitləşdirmək səbəbiylə planet, alternativ 1, 2 və ya 3-ü yaşamaq təhlükəsi ilə üzləşəcəkdir.

Beləliklə, L2 planetində həyat və xüsusən də ağıllı həyat varsa, L2 mövqeyində olduqları müddətdə donma və nəhəng planetin kölgəsində qalmaq üçün narahat olacaq çox şey var və o L2-dən ayrıldıqda mümkün məhv olma ehtimalı var. mövqe.


PLANETPLANET

Real-Life Sci-Fi World 14: At nalı planet sistemi

Hər cür vaxtımı çox sayda planetin ulduzlarına və yaşana bilən zonalarına (bir milyona qədər!) Yığmaq üçün sərf etdim. Ancaq bəzən maraqlı şeylər daha kiçik paketlərdə olur.

Bu gün yalnız iki planetin olduğu olduqca zəhmli bir sistem növünü müzakirə edəcəyəm nal orbitləri.

Tamam, şux! (Hələ də qorxunc zarafatlarıma görə heç vaxt üzr istəməyəcəm!)

Bu quraşdırma, Saturn və Janus və Epimetey adlı iki kiçik aydan ilham almışdır. Hər biri Saturndan təqribən 150.000 km məsafədə dövr edir. Saturnun əsas üzüklərindən və daxili hissəsindən kiçik üzüklərindən bəzilərinə qədər. Mükəmməl bir görünüş üçün etməlidir!

Janus və Epimetey eyni orbitdədir. Fəqət bir planet həmişə digərinin qarşısında 60 dərəcə olan bir Trojan konfiqurasiyasında deyillər. Onların nisbi mövqeləri daim dəyişir və maraqlı bir formanı izləyir. İki ayın kənarında Saturnun ətrafında fırlanırdınızsa, Epimetey at nalı şəklini, Janus isə bir növ cizgi filmi təbəssümünü izləyir. Belə görünür:

Janus və Epimetheus orbitlərinin, Janus & # 8217 orbital sürətinə yaxın dönən bir baxımdan təkamülü. Epimetey, Janusa nisbətən at nalı şəklini çıxarır. Kredit: Wikipedia Commons.

Janus dörd ilini Saturna, daha sonra Epimeteyə keçirir, sonra iki ay bir-birinə yaxınlaşır və dönmə (Saturn ətrafında onlarla birlikdə dönən baxımdan) edir. Sonra 4 ildir ki, Saturna daha yaxın olmaq üçün Epimetheus & # 8217; Və təkrarlayır.

Diqqət edin! Həm Janus, həm də Epimetey Saturnun ətrafında dövr edirlər. Nal şəkli yalnız aylarla birlikdə dönən bir kameradan göründüyü zaman görünür. Eyni orbitlərin iki fərqli baxışının müqayisəsi:

Janus və Epimetey necə belə orbitdə ola bilər? İlk baxışdan çox qeyri-sabit görünür.

Tam olaraq nələrin baş verdiyinin izahı (orbitləri haqqında bu çox gözəl məqalədən):

Kredit: Emily Lakdawalla (bu yazıdan)

Bu növbəti süjet Janus & # 8217 və Epimetheus & Saturndan 26 il boyunca orbital məsafələri göstərir. Gördüyünüz kimi, dörd il ərzində müəyyən bir məsafədə qalırlar, sonra yaxın bir keçid var və tərəfləri dəyişdirin. Hər səkkiz ildən bir at nalı dövrəsini tamamlayırlar. Dövrlərdəki parıltılar orbitlərinin mükəmməl dairələr olmadığından qaynaqlanır.

26 il davam edən Janus və Epimeteyin orbital məsafələri (Saturnun mərkəzindən). Kredit: NASA / JPL / David Seal. Planetary.Org-dakı bu yazıdan.

Epimetheus & # 8217 orbitində Janus'dan daha böyük salınımlar var. Bunun səbəbi Janusun Epimeteydən dörd qat daha böyük olmasıdır, buna görə də Epimetey daha çox ətrafa daha çox təpiklənir.

Nal orbitlərinə daha ümumi bir kontekstdə baxaq. Saturnun ətrafında tək bir ayın (və ya bir ulduzun ətrafında dövr edən tək bir planetin) olduğunu düşünün. Lagrange nöqtələri L1-L5, başqa bir cisimin planet ilə birlikdə praktik olaraq orbitə çıxa biləcəyi yerlərdir. Yalnız L4 və L5 sabitdir və ay / planetin orbitinin önündə və arxasında 60 dərəcə olan mövqelərdir. Digər Lagrange nöqtələrindən birində qalmaq üçün davamlı dəqiq tənzimləmə lazımdır. Bir ayağında dalğalı nəcisdə balans qurmaq kimi bir şey var və nəzəri olaraq orada qala bilərsən, amma praktik olaraq səndə deyilsən.

Laqranj nöqtələrinə əlavə olaraq, bu diaqram planet (və ya Ay) ilə birlikdə ulduzun (və ya Saturnun) ətrafında dövr edən kiçik cisimlərin (düşünün, asteroidlərin) sabit ko-orbital yollarını göstərir.

Ulduz ətrafında bir planetlə birlikdə dövr edən kiçik bir cismin sabit trayektoriyaları. 5 Lagrange nöqtəsi etiketlidir (hərçənd yalnız L4 və L5 sabitdir). Buradakı & # 8220camera & # 8221 planetimizlə birlikdə sabit görünür kimi görünən orbitə çıxırıq. Vəziyyət, Saturn kimi bir qaz nəhəngi ətrafında fırlanan aylar üçün bənzərdir. Domingos & amp Winter (2005) -dən

İlk maraqlı şey L4 və L5-in & # 8220 bal & # 8221 deyil, sabit adaların mərkəzi olmasıdır. Bu nöqtələr ətrafında yırğalanan bütün bir orbit sinfi var. Bunlara bəzən çömçəquyruq yörüngələri deyilir. On a tadpole orbit, an object does not remain fixed 60 degrees away from the planet but can instead oscillate (the technical term is “librate”) between being much closer (say, 30ish degrees) and quite a bit farther (up to more than 90 degrees) away. The object can’t reach 180 degrees from the planet — tadpoles are stuck on one side of the planet’s orbit.

The second interesting thing is a class of orbits that do pass from one side the planet’s orbit to the other. These are the horseshoe orbits. They follow circular paths, pass close to the planet (during which they exchange orbital energy with the planet) and then switch to the other side. A horseshoe shape — like my son keeps saying: “well, duh!”

Now let’s build planetary systems with horseshoe orbits.

All we need are two planets and a star. For the star, let’s keep it simple and use the Sun. But what about the planets? One factor is the relative masses of the planets. Things behave differently when there is one big planet and one small one instead of two same-sized planets.

In the first system let’s use two same-sized planets orbiting a Sun in the habitable zone. In this case each planet does a half-horseshoe — or, as I like to think of it, one makes a frowny face while the other one makes a smily face. Here is what it looks like:

The orbital path of two equal-mass planets in a horseshoe configuration. The vantage point is orbiting along with the planets. Note that the planets here are actually about 80 Earth masses in this calculation. For Earth-mass planets the dynamics would be similar but the wobbles would be much less pronounced. From this paper and oklo.org.

The same-sized planet setup can work for two Earths up to two Saturns (with moons). However, for planets much more massive than Saturn, the same-sized horseshoe setup is unstable (details here if you’re interested).

The other extreme is to have one planet that is much more massive than the other. Let’s use Jupiter and Earth. And I’ll throw in a system of large moons around Jupiter for good measure. Here is what it looks like:

Since Jupiter is so much more massive than Earth, its orbit remains more or less fixed whereas the Earth’s follows a nice horseshoe path (shown in yellow).

What would life be like on a planet in a horseshoe system?

The most exciting part of living in a horseshoe system are the encounters. When the two planets pass close to each other they exchange orbital energy and switch sides relative to the star. During that time the other planet can loom huge in the sky. The closest approach between the two planets can be almost as close as the Hill sphere.

For two Earths, that means a closest approach of about 0.01 AU. For scale, the Moon is at about a quarter of that distance and is about a quarter of the size of Earth. That means that at close encounter the other Earth-sized planet would be as big as the full Moon! In the Jupiter-Earth horseshoe system it would be similar: from the point of view of the Earth-sized planet, the gas giant would reach roughly the size of the full Moon in the sky (it would be farther away because its Hill sphere is much bigger, but Jupiter is much larger in size so it compensates). The Jupiter would be so close that its large moons would be quite a sight. However, from the point of view of Jupiter (or those moons), the Earth would be quite a bit smaller, about 5-10 times smaller than the full Moon.

Viewed from one horseshoe Earth, the other planet would grow in the sky until it reached the size of the full Moon. The encounter is short compared to the time for a full horseshoe to complete, but could still last weeks (we’ll get to that). Our home planet settles onto its new orbit, and the other planet slowly recedes into the distance, growing fainter and smaller over a period of years. Eventually the other planet passes behind the Sun out of sight, and remains undetectable for a good chunk of the horseshoe before approaching again from the opposite side, slowly coming in for the next close encounter.

The length of a horseshoe cycle depends on how wide the horseshoe is. The planet closer to the star moves faster than the planet farther out, so after a certain amount of time the planets catch up to each other. The width of the horseshoe orbit can vary — there are a lot of different horseshoe paths in the Lagrange point image above. The maximum width is a simple function of the planet’s mass. Like the Hill sphere, the width of the horseshoe region scales with the cube root of the planet’s mass. Jupiter is 318 times Earth’s mass, so its maximum horseshoe width is about seven times larger than Earth’s.

For two horseshoe Earths, the widest-possible horseshoe extends from 99.5% of Earth’s current orbital distance out to 1.005%. That’s not a big shift, so things would move slowly. It would take about 33 years between encounters on the widest-possible horseshoe configuration — that’s the one with the closest approach between the planets too. It would take longer between encounters on closer horseshoes. The small shift in orbital distance in the two-Earth horseshoe system means that the planets’ climates wouldn’t be particularly affected by the switches between sides of the horseshoes.

For an Earth-Jupiter system things are more interesting. This is because Jupiter’s horseshoe region is much wider than Earth’s. There is a significant (7%) difference between the distance to the Sun along the inner and outer part of the Earth-sized planet’s orbital path. That may not sound like much, but it’s a 15% difference in energy received from the star. If the present-day Earth’s solar energy budget were increased by just 11% our planet would enter a runaway greenhouse and we would be doomed. This means that the climate on the Earth-sized planet in the Jupiter-Earth horseshoe system could oscillate between two very different states. This is not like the seasons: the whole planet would bounce between getting a lot more and a lot less energy from the Sun. It would take about 18 years between encounters, between jumps from a cold to a hot state. Given its much larger mass, the Jupiter’s orbit would be basically unaffected by the encounters.

Things would be more extreme in a mega-Jupiter+Earth system with an even wider horseshoe region. For a ten Jupiter-mass gas giant, the Earth-sized planet would be twice as wide, creating a 30% difference in solar energy between the different sides of the Earth’s horseshoe, with just 9 years between encounters. Going to more massive planets enters the brown dwarf regime, and we already know how strange it would be to be on a planet orbiting a brown dwarf.

Context

No horseshoe planetary systems have been found (yet). But horseshoe orbits have been found in a few different situations beyond Janus and Epimetheus. Earth itself has a few known transient horseshoe asteroids.

Computer simulations have found that in systems with a large planet, moons in horseshoe configurations can form naturally (details here). And people are looking for horseshoe exoplanets (see here), although none is in the bag yet.


Can a star in a solar system orbit another star?

So I'm making a world for D&D and I want it to include multiple suns but unfortunately I know nothing about astronomy. If a solar system is orbiting a sun, is it possible for one of the bodies in its orbit to be another star? If so then how would that affect the light or the heat on the planet (Like would the planet be in constant daytime, or would it be unusually hot?) Thanks for any help!

There are two options, and we have found both in nature already:

Two stars in a close orbit, the planet orbiting both stars together. As seen by the planet the two stars would always be somewhat close together, you still have a day/night cycle, you get a double sunrise and a double sunset.

Two stars in a distant orbit, the planet orbits one of the stars. You would have one nearby star (most likely this one will appear much brighter, but this doesn't have to be the case) and one more distant star. Seasons are distinguished by where in the orbit you are: Once per year both stars are in the same direction in the sky and you have a regular day/night cycle, half a year later they are in opposite directions and you have one star half of the day and the other star the other half of the day (=what would be night for us). In between things are in between - short periods with no star, short periods with both stars. This is the easiest case. If any axis is tilted relative to others things get more complicated.

Binary star systems are quite common actually. The most likely scenario for a habitable world would be one in which the binary stars are each smaller than our own sun, so that combined, they equal our sun's normal energy output. Since objects in a solar system tend to develop along the same plane, the most likely scenario would be the two stars orbit each other in such a way that they appear parallel to someone standing on the planet. The stars would appear to eclipse one another at regular intervals, as they orbit an empty spot in space between them. This would allow normal day/night cycles for the planet, while allowing for two stars. Think Tatooine in Star Wars.

One star can only ORBIT another star if it is much smaller (in mass) than the other star. If the two stars are more or less of the same mass they each “orbit” a point between them, which is the center of mass of the binary star system (think of a dumbbell spinning)

If it's D&D then you could even have your planet at the lagrangian point between the two stars so both stars orbit the planet like the old earth centric models of the solar system.

I don't think such an orbit would be possible or stable but who cares when it's D&D where you can cast magic missiles at goblins and open dimensions doorways.

You could have lots of cool imaginary fun with that idea.

Ah okay so it wouldn't orbit the same way as a planet (I'm thinking like take out Jupiter and replace it with a star it would orbit in the same path), but rather if there's more than one star in a solar system, they're always at the center? Correct me if I'm wrong obviously.

Any solar system with more than two objects in it is inherently unstable, and will eventually tear itself apart. Having said that, things can be reasonably stable for a few billion years, as long as all mutual orbits happen at very different distances. This means that your options for 2 sun are:

The two suns are in a close binary, and the world is relatively far away. The suns would rise and set within a few minutes of each other at most. If you wanted, you could say this creates a winter every 2 weeks when the suns are in conjunction.

The world orbits one sun, and the other sun is very distant. This is something not that fantastical if Jupiter were twice the mass it currently is, it would be classified as a brown dwarf star, and we still aren't absolutely sure that there isn't a small star orbiting our sun in the Oort cloud. If you went with this, there would definitely be a day/night cycle, driven by the star that the planet was orbiting around. However, if you went with a larger star as the companion, it could cast significant illumination while it was up


Can A Star Have A Pair Of Planets In The Same Orbit?

Can a star have a pair of planets in the same orbit? originally appeared on Quora: the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world.

Answer by Corey S. Powell, former editor in chief of Discover, on Quora:

Can a star have a pair of planets in the same orbit?

People often visualize this as two planets orbiting on opposite sides of a star, like an Earth and anti-Earth. It's a fun idea - great for science fiction stories! - but that is an unstable configuration that could not possibly last the age of the solar system.

There are two ways that planets could share an orbit in a stable or quasi-stable way.

One possibility is a planet orbiting in the L4 or L5 Lagrangian point of a larger planet: a region 60 degrees ahead of or behind it in the same orbit around its star. We see this arrangement with Jupiter's Trojan asteroids .

The L4 and L5 points are considered stable if the mass ratio between the two objects is greater than about 25:1. In principle, then, a Jupiter-like planet could have an Earth-size planet sharing its orbit. Some models suggest such a configuration could be stable even for equal-mass planets.

Another possibility is “horseshoe orbits,” in which two bodies orbit at nearly the same average distance and swap distances or eccentricities with each other in such a way that the system remains in equilibrium.

As unlikely as it sounds, this arrangement really exists in our solar system. Astronomers originally thought Saturn's moon Janus and Epimetheus were a single object. Eventually they discovered that there are two moons of similar size doing a stable horseshoe orbit-swap around Saturn. The same mechanism could theoretically work for planet-size objects around another star.

Astronomer Greg Laughlin has analyzed a variety of these orbital possibilities. If you are interested in more technical information.

The big limiting factor with these exotic shared-orbit configurations is perturbations by other planets in the same system. The gravitational pulls from those planets could quickly (in astronomical terms) destabilize arrangements that would be stable on their own.

Yeniləyin: There is third possibility that I didn't mention because it is rather different than the apparent intention of the question. Two planets could share an orbit around a star if they form a double planet, in a bound orbit around each other. As an example, if the Moon were five times more massive, it would be bigger than Mercury and we might legitimately consider Earth a double planet.

The most intriguing possibility is an equal double with two Earthlike planets. There's nothing remotely like that in our solar system, but the history of exoplanet research has shown us that nature is full of creative ideas, including ones that humans never considered plausible until we saw them in the wild.

Bu sual originally appeared on Quora - the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world. Quora'yı Twitter, Facebook və Google + 'da izləyə bilərsiniz. More questions:


Surprise Discovery: Two Planets, Two Stars, One System

Two massive Jupiter-like planets were recently discoveredorbiting around two extremely close sister stars ? an unexpected find, giventhe disturbing gravitational effects within most binary star systems thatusually disrupt planets from forming.

The alienplanets were found to orbit around the binary star system NN Serpentis,which is located about 1,670 light-years from Earth.

The more massive of the two stars is a very small whitedwarf ? the burnt-out remnant that is left over when a sun-like star dies. Thestar is 2.3 times the diameter of Earth, but has a temperature of more than89,500 degrees Fahrenheit (49,700 degrees Celsius) ? almost nine times hotterthan the surface of the sun.

The other star in the pair is a larger but cooler star, witha mass only one-tenth that of the sun. The two stars are joined in a very tightmutual orbit.

The astronomers caught a lucky break in observing thisbinary star system because it happens to lie in the same plane as Earth,creating an eclipse every 3 hours and 7 minutes when the larger star moves infront of the smaller one. [Gallery:The Strangest Alien Planets.]

The resulting change in the brightness of the system actslike a highly precise clock. By monitoring the eclipses, the team ofastronomers was able to detect small changes in the timing caused by thegravitational pull of two planets orbiting the stellar pair and tugging themout of whack, altering the eclipse schedule.

The larger planet in the system is about 5.9 times moremassive than Jupiter. It orbits the binary stars every 15.5 Earth years ata staggering distance of roughly 558 million miles. Closer in, the secondplanet orbits every the binary pair every 7.75 Earth years, and is about 1.6times more massive than Jupiter.

An international team of astronomers detected the planetarysystem using a wide variety of observations taken over two decades from severalground-based telescopes.

While the discovery of planets outside our solar system isbecoming more common, only a tiny fraction of these planets have been found toorbit stars which themselves are in binary or multiple systems. This is simplybecause in these systems, there is little room between the stars for planets toform.

The two planets in NN Serpentis do not orbit very close tothe binary stars, but the doublestar system was not always as tight as it is now. Back when the presentwhite dwarf star was a normal star, twice as massive as the sun, the two starswere separated by a much greater distance ? such that the observable eclipseswould have happened about once every two years.

When the more massive star ended its normal life of burninghydrogen in its core, it bloated itself into a red giant star and engulfed thesecond star in its diffuse outer envelope. The friction of the companion starmoving within the red giant's envelope eventually caused the red giant to lose75 percent of its mass.

This left only the intensely hot core of the original star,and a relatively unscathed companion star that now orbits extremely close tothe newly created white dwarf.

The turbulent change from a normal double star system to atight binary containing a hot white dwarf would have been even more dramaticfor any planets present beforehand: The 75 percent loss of the original star'smass would also equal a 75 percent loss in the star's gravitational force.

This could easily result in the release of planets, sendingthem careening off into space. Or, it may simply have resulted in a dramaticchange in the planets' orbits.

In a separate scenario, the planets around NN Serpentiscould have also been created only a million years ago, when large amounts ofgas and dust were cast off from the main star to form a more massive version ofa proto-planetary disk. From this material, planets might have formed. If thisis the case, then it is possible that these massive planets were, in fact, bornafter the death of the star that enabled their creation.

The results of the study are published online in recentissue of the journal Astronomy & Astrophysics.


Videoya baxın: Neowise Quyruqlu ulduz C2020F3 (Dekabr 2021).