Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[EmperioAf]

Поместить-то, конечно, можно. Проблема в другом - кто помещать-то будет?

Ну допустим, что это будет делать автомат с ИИ прибывший из соседней звёздной системы.
Вообще говоря, я думаю, что прежде чем научиться делать межзвёздные перелёты разумные научатся хоть как то делать форпосты (некие временные базы, где можно дозаправиться/починиться и т.п.) на окраинах звёздной системы (в нашем случае на спутниках Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и может быть в поясе Койпера).
Т.е. при полёте к КК сначала будет сделан временный форпост на каком нибудь маломассивном мусоре (на карликовой планете, астероиде или даже комете) на окраине планетной системы Красного Карлика.

[Норихати Такаянаги]

Но ведь можно поместить в точку Лагранжа L1 плёнку, которая затеняет планету и гасит почти всю вспышечную активность КК ?

Емнип это не самая устойчивая точка. Возможно, вспышки световым давлением и звездным ветром, пленку просто сдуют. Так что придется после каждой вспышки завозить новую... так никаких ресурсов не напасешься

[Vavanzer]

Поскольку планета около КК находится в спин-орбитальном резонансе со звездой, но у КК очень мощные вспышки, то считается, что на планете у жизни будут проблемы.

Вы забыли о том, что там и приливный разогрев дикий будет. Совсем другая картина по дифференциации недр, температуре самой планеты, а не только ее поверхности. Короч эффект ИО. Это почему то списывают со счетов. Хотя оч важный фактор.
Мож там любая атмосфера землеподобной планеты в "обитаемой зоне" будет перенасыщена серой и СО2 . Что то типа Венеры получится или даже хуже. Лишь отдаление может чем то помочь. Но, и в эквивалентной по энергетике области Марса, и даже Юпитера, разогрев недр может оказаться фатальным. Никаких пригодных для жизни планет может и не быть. Серно-кислотные миры с оч плотной атмосферой из СО2. Даже на задворках систем...
Орбиты у них оч тесные у большинства... Приливный разогрев должен кочегарить так, что мало не покажется! Все что есть легкое, вытащит в атмосферу.

[LonelyWanderer]

У меня возник вопрос насчёт зоны обитаемости около Красного Карлика.
Поскольку планета около КК находится в спин-орбитальном резонансе со звездой...

Тут пытался выяснить, а почему собственно планета у красного карлика в зоне жизни должна быть обязательно в приливном захвате?  Здесь постоянно это утверждается как аксиома. Мне кажется, это гарантия только у самых маленьких, максимум у средних красных карликов.
Возьмем примеры на основе Земли и некоторых красных карликов. Известно, что приливное торможение Луны сильнее солнечного в 2 раза. Таким образом Земля без Луны тормозилась бы у Солнца, но без Луны с той же интенсивностью на расстоянии от Солнца в 3 раза меньшем, чем сейчас (2 силы Луны плюс 1 сила Солнца), на 50 млн.км - то есть даже на расстоянии ближе Меркурия, сегодня без Луны Земля бы вращалась несколько быстрее нынешнего.
Берём звезду GJ 862 https://ru.m.wikipedia.org/w/index.php?title=GJ_682&diffonly=true. Это красный карлик М3 (то есть больше среднего, но ещё не рядом с оранжевыми).
Там приводятся данные, что его светимость в 1000 раз меньше солнечной, а масса в 4 раза меньше.
Также там открыты 2 экзопланеты в зоне жизни.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Глизе_682_c находится на расстоянии 0.176 а.е, то есть 1/6 а.е. Если бы там было Солнце, то планета получала бы в 36 раз больше тепла, но так как карлик имеет светимость в 1000 раз меньше, то можно было бы предположить, что там холодно как на спутниках Юпитера. Однако эту планету приводят как более жизнепоигодную, чем в 2 раза более близкую https://ru.m.wikipedia.org/wiki/GJ_682_b, с расстоянием 0.08 а.е. Почему так? Видимо рассчитали, что преобладающее тепловое, инфракрасное излучение красного карлика относительно гораздо лучше разогревает планеты. Поправьте если это не так.
В итоге что имеем - планета там находится в 6 раз ближе к звезде, а масса звёзды в 4 раза меньше. В итоге данная планета имеет приливное торможение только в 1.5 раза больше, чем Земля от Солнца, и в 2 раза меньше, чем Земля от Солнца и Луны в совокупности. Значит планета земного размера на данной орбите данного красного карлика того же возраста, что и Земля, сегодня потенциально могла бы вращаться быстрее, чем за 24 часа.
Мы говорили о красном карлика класса М3, а значит можно утверждать, что есть все шансы быстро вращающейся планеты в обитаемой зоне и у М4-М5. А медленно вращающейся планеты - даже у более мелких карликов вроде М6-М7, так как скорость торможения будет замедляться по мере падения скорости вращения (поправьте, если не так).

[Dayan]

Также там открыты 2 экзопланеты в зоне жизни.


https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Глизе_682_c находится на расстоянии 0.176 а.е, то есть 1/6 а.е. Если бы там было Солнце, то планета получала бы в 36 раз больше тепла, но так как карлик имеет светимость в 1000 раз меньше, то можно было бы предположить, что там холодно как на спутниках Юпитера. Однако эту планету приводят как более жизнепоигодную, чем в 2 раза более близкую https://ru.m.wikipedia.org/wiki/GJ_682_b, с расстоянием 0.08 а.е. Почему так? Видимо рассчитали, что преобладающее тепловое, инфракрасное излучение красного карлика относительно гораздо лучше разогревает планеты. Поправьте если это не так.

Болометрическая светимость GJ 682 составляет 0.002 солнечной, масса 0.27 M⊙. Зона обитаемости рассчитывается из болометрической светимости звезды, а не из её видимой человеческим глазом мощности излучения (которую ни в каких статьях не указывают). Зона обитаемости GJ 682 находится в пределах от примерно 0.05 до 0.09 а.е. Планета b имеет большую полуось орбиты ~ 0.08 а.е., т.е. инсоляция (не освещённость для человеческого глаза!!) на ней ниже, чем в среднем на Марсе (или ~ 0.31 земной), планета c – около 0.176 а.е., т.е. далеко от внешнего края зоны обитаемости (инсоляция ~ 0.065 земной).
Судя по минимальным массам, ~ 4.4 и 8.7 M⊕ соответственно, обе планеты являются мининептунами (или более крупные планеты, если угол i маленький), эти планеты даже близко не рассматриваются как потенциально обитаемые.
Приливная сила от GJ 682 на планете b примерно в 527 раз больше солнечной на Земле (эта сила обратно пропорциональна кубу расстояния), или в ~ 166 раз больше совокупных сил от Солнца и Луны на Земле, а на планете c – в 50 раз больше солнечной (в ~ 16 раз больше совокупных сил от Солнца и Луны на Земле).

[Vavanzer]

Таким образом Земля без Луны тормозилась бы у Солнца, но без Луны с той же интенсивностью на расстоянии от Солнца в 3 раза меньшем, чем сейчас (2 силы Луны плюс 1 сила Солнца), на 50 млн.км - то есть даже на расстоянии ближе Меркурия, сегодня без Луны Земля бы вращалась несколько быстрее нынешнего.

  Вы сами себе противоречите.
Венера чуть ближе, но толком уже не вращается. (Правда у нее чуть другая причина торможения)... Меркурий тож в резонансе оч интересном.
 Спутники Юпитера, Сатурна еще стоит в расчет взять. Гравитационный потенциал на их орбитах.
  Там большинство тесных планет находятся в областях, схожих с системами сутников наших планет-гигантов.
 При этом планеты еще и больше, чем эти спутники. Их там кипятит изнутри только в путь!

[LonelyWanderer]

Болометрическая светимость GJ 682 составляет 0.002 солнечной, масса 0.27 M⊙. Зона обитаемости рассчитывается из болометрической светимости звезды, а не из её видимой человеческим глазом мощности излучения (которую ни в каких статьях не указывают). Зона обитаемости GJ 682 находится в пределах от примерно 0.05 до 0.09 а.е. Планета b имеет большую полуось орбиты ~ 0.08 а.е., т.е. инсоляция (не освещённость для человеческого глаза!!) на ней ниже, чем в среднем на Марсе (или ~ 0.31 земной), планета c – около 0.176 а.е., т.е. далеко от внешнего края зоны обитаемости (инсоляция ~ 0.065 земной).
Судя по минимальным массам, ~ 4.4 и 8.7 M⊕ соответственно, обе планеты являются мининептунами (или более крупные планеты, если угол i маленький), эти планеты даже близко не рассматриваются как потенциально обитаемые.
Приливная сила от GJ 682 на планете b примерно в 527 раз больше солнечной на Земле (эта сила обратно пропорциональна кубу расстояния), или в ~ 166 раз больше совокупных сил от Солнца и Луны на Земле, а на планете c – в 50 раз больше солнечной (в ~ 16 раз больше совокупных сил от Солнца и Луны на Земле).

Спасибо, я ошибся с квадратичными и кубическими зависимостями по тяготению и расстоянию, и решил исходя из логики, что если если тяготение со стороны Солнца в 200 больше лунного, а расстояние в 400 раз больше, а приливная сила Солнца в 2 раза слабее лунной - то зависимость приливных сил от расстояния прямая, хотя даже в Вики написано, что она кубическая, если поторопиться не вдумываясь - можно ошибиться
Эти планеты я не как пример обитаемости приводил, а пример того, могли бы они вращаться или нет. Но таки да, скорее всего они в приливном захвате.
И тогда всё выходит гораздо хуже. Тогда мы имеем приливной захват у малых оранжевых карликов, и медленно вращающиеся планеты у больших оранжевых карликов.
Берём к примеру даже не оранжевый карлик, а жёлтый класса G8 из ближнего окружения, например вот этот https://ru.m.wikipedia.org/wiki/61_Большой_Медведицы
Светимость 0.609, или в 1.642 слабее Солнца, значит Земля там должна находиться в 2.696 раза ближе. Масса звезды 0.85, значит тяготение сильнее в 2.292 раза. Возводим в куб, и получается, приливные силы там больше в 12.036 раз солнечных, или же превышают приливные силы Солнца+Луны в 4 раза. Значит при прочих равных Земля без Луны бы там вращалась бы к сегодняшнему дню уже медленнее, чем сейчас. И это даже ещё не оранжевый карлик.
Такие же расчеты для чуть-чуть меньшей Тау Кита -G 8.5, массой 0.783 и светимостью 0.52 показывают приливные силы на землеподобной  орбите уже 24.3 солнечных, или в 8 раз сильнее Солнца+Луны.
Таким образом, мы не имеем шансов увидеть быстро вращающуюся как наша Земля планету даже у самого крупного оранжевого карлика класса К0 похожего возраста, а у мелких - вообще скорее всего будет приливной захват. А у средних - что-то медленно вращающееся вроде Вен и Меркурия.
А значит наибольший шанс увидеть землеподобную планету   не у оранжевых карликов, а у средних жёлтых, только лишь немного меньших Солнца -  G5-G6...
А у всех меньших мы получаем всё медленнее вращающиеся планеты с непонятным климатом и непонятным влиянием этого фактора на магнитное поле со всеми вытекающими.
ЗЫ, ниже поправили, тут снова ошибка, всё неправильно:(

[LonelyWanderer]

Таким образом Земля без Луны тормозилась бы у Солнца, но без Луны с той же интенсивностью на расстоянии от Солнца в 3 раза меньшем, чем сейчас (2 силы Луны плюс 1 сила Солнца), на 50 млн.км - то есть даже на расстоянии ближе Меркурия, сегодня без Луны Земля бы вращалась несколько быстрее нынешнего.

  Вы сами себе противоречите.
Венера чуть ближе, но толком уже не вращается. (Правда у нее чуть другая причина торможения)... Меркурий тож в резонансе оч интересном.
 Спутники Юпитера, Сатурна еще стоит в расчет взять. Гравитационный потенциал на их орбитах.
  Там большинство тесных планет находятся в областях, схожих с системами сутников наших планет-гигантов.
 При этом планеты еще и больше, чем эти спутники. Их там кипятит изнутри только в путь!

Да, я понял свою ошибку.
Каллисто, самый дальний спутник, ближе к Юпитеру в 79 раз Земли от Солнца. В кубе это 493039 раз, но Юпитер легче Солнца в 1047 раз, итого приливные силы больше в 471 раз.
Меркурий (сразу возводя в куб) в 17.25 раза ближе Земли. Таким образом, без поправки на размеры затормаживающегося тела, Каллисто испытывает приливное торможение в 27.3 раза более сильное, чем Меркурий.
А Венера была остановлена похоже столкновением - приливные силы там в 3 раза больше земных, и как раз равны земным Солнцу+Луне, она при прочих равных могла бы вращаться к сегодняшнему дню с такой же скоростью, как Земля.
А скорость вращения Меркурия, возможно, закономерна и обусловлена приливными силами, или может быть медленнее, чем если бы это была Земля, из-за небольшой массы - интересно бы рассчитать зависимость скорости торможения от массы тела при прочих равных.

[Mercury127]

Светимость 0.609, или в 1.642 слабее Солнца, значит Земля там должна находиться в 2.696 раза ближе. Масса звезды 0.85, значит тяготение сильнее в 2.292 раза.

да что ж такое то...  совсем люди считать разучились.
\( L \sim 1/R^{2}, \Rightarrow R \sim 1/\sqrt{L} \)
"значит Земля там должна находиться в 2.696 1.281 раза ближе (0,78 АЕ)"

[LonelyWanderer]

Светимость 0.609, или в 1.642 слабее Солнца, значит Земля там должна находиться в 2.696 раза ближе. Масса звезды 0.85, значит тяготение сильнее в 2.292 раза.

да что ж такое то...  совсем люди считать разучились.
\( L \sim 1/R^{2}, \Rightarrow R \sim 1/\sqrt{L} \)
"значит Земля там должна находиться в 2.696 1.281 раза ближе (0,78 АЕ)"

да что ж такое то, действительно, вместо корня от 1.642 квадрат взял 
Вот не заладилось, старею. Надо почаще на астрофооуме бывать, расслабился, последние годы почти не заходил сюда, считать разучился:)
Тогда, получается, надо возвести в куб, и получим разницу в приливных силах при солнечной массе, равную 2.1,  потом умножаем на разницу в массе звезд 0.85 и получаем 1.785 разницы в приливных силах?

[LonelyWanderer]

Ну тогда для оранжевого карлика К2 эпсилон Эридана у меня получилось приливные силаы в 5.7 раза больше солнечных и только в 2 раза больше Солнца+Луны.
Для К5 61 Лебедя А получил 28 кратную разницу.
Для K7 61 Лебедя В  получил 82 раза.
В последнем случае рассчитал как разницу светимости 1/0.039 = 25.6. Взял квадратный корень, чтобы вычислить расстояние - в 5.06 раза меньше АЕ. Возвел в куб, оценить приливные силы, = 129.8 раз. И умножил на разницу в массе  *0.63, получил 82-кратную разницу в приливных силах.
Ну а сейчас верно?   
Если верно, то быстро-вращающуюся и возрастную как Земля планету можно встретить только у больших оранжевых карликов К0-К1, максимум К2.
К3-К5 - будут уже всё медленнее вращающиеся планеты.
К6-К7,  и далее на красные карлики - будет уже приливной захват.
Наиболее лучшие условия для безлунных планет, это, наверное, звёзды на пограничье жёлтых и оранжевых карликов, где-то G8...K0

[Mercury127]

вроде да...

но было бы интересно сразу перевести в зависимость от светимости...
\( F_t \sim R^{-3}, R \sim L^{-1/2} \Rightarrow F_t \sim (L^{-1/2})^{-3} \sim L^{3/2} \)
что то странное у меня получилось...
при той же массе звезды зависимость от светимости НЕ обратная?

[Vavanzer]

Светимость 0.609, или в 1.642 слабее Солнца, значит Земля там должна находиться в 2.696 раза ближе. Масса звезды 0.85, значит тяготение сильнее в 2.292 раза. Возводим в куб, и получается, приливные силы там больше в 12.036 раз солнечных, или же превышают приливные силы Солнца+Луны в 4 раза

  Венера тоже находится во вдвое более "напряженноой" гравитации. Что из этого вышло, мы можем спокойно наблюдать наяву. В 8 раз мощнее приливные силы от Солнца...
  У нее правда, еще и оч мощная атмосфера, которая вращается в обратную сторону... На Земле западный перенос воздушных масс летит в сторону вращения Земли. Немного помогает не останавливаться...  На Венере вродь наоборот. Может быть это тоже за мильярды лет дает о себе знать. Трение никто не отменял еще))

Если верно, то быстро-вращающуюся и возрастную как Земля планету можно встретить только у больших оранжевых карликов К0-К1, максимум К2.
К3-К5 - будут уже всё медленнее вращающиеся планеты.

   Странно только одно. Что у многих солнцеподобных звезд, и даже более массивных , находят в основном очень тесные планетные системы. Где там все в одной куче крутятся. У меньших , чем Солнце, и подавно, все планетные системы компактные и наполовину внутри "линии жизни" погружены!

[Vavanzer]

интересно бы рассчитать зависимость скорости торможения от массы тела при прочих равных.

  Как то давно поднимали эту тему, с приливным захватом и тп. Вроде там еще и размер имеет значение, и "добротность" планеты. Т.е маленькое почти цельное ледяное или каменное тело, против большой полужидкой планеты - разница ощутимая!

  Еще один момент есть. У планет на слишком узких орбитах атмосфера будет "торчать" в сторону звезды. Хорошо ли, плохо ли это. Но диссипацию явно это дело ускорит! И какие то эффекты специфические выдаст в динамике. Даже с учетом постоянно повернутой в одну сторону.
  Получается, что воздух будет с дневной стороны более плотным, при том же атм. давлении, чем у такой же планеты в обитаемой зоне у более ярких звезд.

[Dayan]

А Венера была остановлена похоже столкновением - приливные силы там в 3 раза больше земных, и как раз равны земным Солнцу+Луне, она при прочих равных могла бы вращаться к сегодняшнему дню с такой же скоростью, как Земля.

Да, скорее всего так, уже много лет говорю это на форуме, например:

Венера испытывает со стороны Солнца приливную силу в ~ 2.64 раза больше, чем Земля от Солнца, и в ~ 1.20 раза меньше, чем для Земли со стороны Луны и Солнца вместе. Я думаю, что если бы Венера изначально вращалась как Земля с периодом несколько часов, то к настоящему времени её вращение было бы сравнимо с земным. Возможно, что вращение Венеры сильно замедлилось в результате гигантского столкновения в далёком прошлом.

Если верно, то быстро-вращающуюся и возрастную как Земля планету можно встретить только у больших оранжевых карликов К0-К1, максимум К2.
К3-К5 - будут уже всё медленнее вращающиеся планеты.
К6-К7,  и далее на красные карлики - будет уже приливной захват.
Наиболее лучшие условия для безлунных планет, это, наверное, звёзды на пограничье жёлтых и оранжевых карликов, где-то G8...K0

Тоже много лет говорю, что планеты в зоне обитаемости поздних K и ранних M-карликов могут вращаться из-за возникающей суперротации атмосферы:

Кстати, этот эффект суперротации атмосферы позволяет вращаться планетам – аналогам Земли в зоне обитаемости даже поздних K-карликов, имеющих периоды в диапазоне 80–150 суток, даже если атмосфера планеты довольно тонкая (с давлением от 1 бар на поверхности; см., например, статью). Это вращение медленное, конечно, но всё же не спин-орбитальный резонанс 1:1.

Возможно, медленное вращение всё же лучше, чем приливный захват.

[Vavanzer]

Возможно, медленное вращение всё же лучше, чем приливный захват.

  При наличии суперротации - да, скорее всего. Тк будет равномерно всю поверхность обогревать, какие то там сезоны сменяющиеся, времена года...
  С другой стороны, побывать на приливно-захваченой невращающейся планете тоже было бы угарно, посмотреть как там оно происходит!))) Да еще и на потенциально пригодной для жизни))

[Vavanzer]

 Еще вот интересно. Одна сторона у планеты с относительно тонкой атмосферой будет в "вечной ночи".
Там знач будет вечная зима, льды. Как это скажется на внутренней части планеты.? Одна сторона шарика промерзнет больше. Ядро изза этого не сместится?
По любому какая то осевая диференциация должна возникнуть, в сторону звезды. Мож еще и вулканов будет больше, на передней , дневной стороне. 

[Vavanzer]

Тоже много лет говорю, что планеты в зоне обитаемости поздних K и ранних M-карликов могут вращаться из-за возникающей суперротации атмосферы

  Не исключено, что большие планеты с атмосферами  в принципе будут медленно вращаемы, даже в областях приличного приливного захвата, до опрелеленного его значения, естественно!  А полностью "остановлены" только мелкие экземпляры.

[Wert]

Интересная книга о спутнике Юпитера Ио Lopes R. M. C., de Kleer K., Keane J. T. (ed.). Io: A New View of Jupiter’s Moon. – Springer Nature, 2023. – Т. 468. В 10 главе Ио рассматривается как аналог для запертых экзопланет. Обсуждаются тонкости физики приливного нагрева. Отдельно рассматриваются в  этом контексте планеты TRAPPIST-1. Кстати там получается, что даже для планет f и g приливный нагрев сопоставим с земным тепловым потоком. Что несколько расходится с литературой.Скачать книгу бесплатно можно здесь.

[Dayan]

   Странно только одно. Что у многих солнцеподобных звезд, и даже более массивных , находят в основном очень тесные планетные системы. Где там все в одной куче крутятся. У меньших , чем Солнце, и подавно, все планетные системы компактные и наполовину внутри "линии жизни" погружены!

Ничего удивительного. Это эффект селекции наблюдений. Транзиты землеразмерных планет по диску солнцеподобных звёзд слишком мелкие (для Земли глубина транзита по диску Солнца составляет около 1/12000 от потока), и с наземных телескопов разброс фотометрии звёзд более чем на порядок больше глубины транзита из-за шумов атмосферы Земли и приёмника.
Землеразмерные планеты (у FGK-звёзд) в основном были обнаружены космическим телескопом "Кеплер". Но и для его приёмника это слишком мелкие транзиты, тонущие в шумах, поэтому для уверенного обнаружения требовалось наблюдать много транзитов. К примеру, транзиты Земли по диску Солнца происходят раз в год, и для "Кеплера" за 4 года основной миссии она прошла бы всего 3–4 раза, т.е. осталась бы незамеченной. Ну и плюс падение вероятности транзитов с расстоянием от звезды. Кеплер почти не сумел открыть даже аналоги Венеры у K-звёзд, не то что землеразмерные планеты в зоне обитаемости солнцеподобных звёзд.

Тоже много лет говорю, что планеты в зоне обитаемости поздних K и ранних M-карликов могут вращаться из-за возникающей суперротации атмосферы:

Забыл добавить, что вращение самой Венеры есть результат равнодействующей двух основных сил – приливных со стороны Солнца, стремящихся захватить планету в резонанс 1:1, и сил со стороны быстровращающейся атмосферы, стремящейся раскрутить планету. Без атмосферы когда-то давно "остановленная" гигантским столкновением Венера сейчас бы вращалась ещё значительно медленнее, или и вовсе была бы захвачена Солнцем в спин-орбитальный резонанс.

Не исключено, что большие планеты с атмосферами  в принципе будут медленно вращаемы, даже в областях приличного приливного захвата, до опрелеленного его значения, естественно!  А полностью "остановлены" только мелкие экземпляры.

Вероятно, "средние" планеты размером с Венеру или Землю при плотной атмосфере могут вращаться не в резонансе 1:1 на внешнем крае зоны обитаемости красных карликов типа M1 – M1.5.