Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[Dem]

Откуда это 20 раз взялось? Нет, приливные силы на Венере от Юпитера в среднем втрое больше, чем от Земли

А потому что надо считать не в среднем, а в максимуме. 0.3ае против 5.5

Ага. Численное выражение есть для этой границы? Очень близко - это сколько? Вообще на каком расстоянии от гравитирующего тела тело-спутник начинает испытывать приливные силы, которые реально захватывают его в приливной резонанс (повёрнут всё время одной стороной)?

Вообще тут разные вещи.
Для торможения вращения - достаточно приливного горба на планете.
А вот для скругления орбиты планеты - нужен приливной горб на звезде. Ну или третьи тела.

[Ulmo]

Прям кто то стоял и поанетам обьяснял что нельзя летать в точном целочисленном резонансе

В случае астероидов это был Юпитер

[Dayan]

Ага. Численное выражение есть для этой границы? Очень близко - это сколько?

Какой-то границы нет, время скругления зависит от массы звезды и планеты, от радиуса планеты и большой полуоси её орбиты, а также от параметра планеты Q (tidal quality factor). Можете воспользоваться, например, формулой (3) в этой статье.

Вообще на каком расстоянии от гравитирующего тела тело-спутник начинает испытывать приливные силы, которые реально захватывают его в приливной резонанс (повёрнут всё время одной стороной)?

Это уже другой вопрос, но тоже нет чёткой границы и есть зависимость – можете воспользоваться формулой из EnWiki.

А потому что надо считать не в среднем, а в максимуме. 0.3ае против 5.5

Нет. Приливные силы от Юпитера абсолютно доминируют по времени (в среднем по периоду между сближениями превышают земные в 3.25 раза; только около 4% времени приливы от Земли сильнее, чем от Юпитера) – за это время они никуда не деваются, как бы кому тут не хотелось другого, и тоже являются колеблющимися по величине от нижнего к верхнему соединениям (более чем в 3 раза).
И минимальное расстояние между Юпитером и Венерой не 5.5 (вы просто бездумно взяли это от Vavanzer?), а 4.22 а.е. с учётом эксцентриситета орбит, это разница в приливных силах в 14 раз.

А вот для скругления орбиты планеты - нужен приливной горб на звезде.

Для скругления орбиты планеты нужен приливной горб на планете – недра разогреваются за счёт диссипации приливной энергии в деформируемом теле планеты, в результате чего апоцентр орбиты снижается.

[Dem]

Для скругления орбиты планеты нужен приливной горб на планете – недра разогреваются за счёт диссипации приливной энергии в деформируемом теле планеты, в результате чего апоцентр орбиты снижается.

Уйй....
Сколько недра ни грей - на орбиту это никак не повлияет.
Нужно чтобы вектор притяжения был направлен не в центр масс другого тела, а немного вбок. А это может быть достигнуто только несферичностью этого центрального тела.

[Dayan]

Сколько недра ни грей - на орбиту это никак не повлияет.

Нет. Энергия разогрева недр черпается из потенциальной энергии орбитального движения. Если орбита планеты (или спутника) круговая, с нулевым эксцентриситетом, то величина приливной деформации остаётся постоянной. Если орбита имеет ненулевой эксцентриситет, то разница приливных сил (величина которых обратно пропорциональна кубу расстояния) в перицентре и апоцентре орбиты приводит к изменению высоты приливного горба и вулканической активности. Такой обмен энергиями – из энергии движения в механическую приводит к округлению орбиты. Яркий пример – спутник Юпитера Ио. Небольшой эксцентриситет его орбиты приводит к разнице в высоте его приливного горба на 100 метров между апоцентром и перицентром, что и разогревает недра. Взаимодействие Ио с Европой и Ганимедом не позволяет округлить его орбиту.
Горб на звезде приводит к постепенному изменению высоты орбиты: если период вращения звезды меньше орбитального периода планеты, то происходит увеличение радиуса орбиты планеты (как у Луны), если больше – к постепенному уменьшению радиуса орбиты (как у Фобоса).

[Dem]

Яркий пример – спутник Юпитера Ио. Небольшой эксцентриситет его орбиты приводит к разнице в высоте его приливного горба на 100 метров между апоцентром и перицентром, что и разогревает недра. Взаимодействие Ио с Европой и Ганимедом не позволяет округлить его орбиту.

Ну так не сам горб/нагрев  меняет орбиту, а взаимодействие с другими спутниками и с энергией вращения самого Юпитера.

[Dayan]

Ну так не сам горб/нагрев  меняет орбиту, а взаимодействие с другими спутниками и с энергией вращения самого Юпитера.

Именно сам горб Ио округляет его орбиту. На прикреплённой картинке показана схема с орбитой спутника (источник – EnWiki). Движение по эллиптической орбите происходит неравномерно – в перицентре орбитальная скорость максимальна, в апоцентре минимальна, но угловая скорость вращения Ио более постоянна, т.е. из-за неупругости (вязкости недр) в остальное время вне перицентра и апоцентра спутник не успевает развернуть горб точно в направлении центра Юпитера (см. картинку, где Ω – угловая скорость вращения спутника, ω – угловая скорость обращения по орбите; источник – EnWiki):



Нескомпенсированность сил от Юпитера внутри неточечного и неупругого Ио приводит к возникновению крутящего орбитального момента, который в случае ω < Ω стремится ускорить движение по орбите (что поднимает перицентр), и в случае ω > Ω стремится уменьшить скорость (что уменьшает высоту апоцентра). Подробнее об этом можно почитать в статьях или Википедии (на английском).
Простыми словами, орбитальная энергия рассеивается внутри Ио в виде тепла, приводящего к вулканической активности. Уменьшение энергии округляет орбиту.

[Vavanzer]

Простыми словами, орбитальная энергия рассеивается внутри Ио в виде тепла, приводящего к вулканической активности. Уменьшение энергии округляет орбиту.

  Вот интересно. Если у некоей звезды будет только одна единственная планета, ну или остальные планеты типа там Луны, Весты и прочей мелочи, влияние которых незначительно.
 Получается, она однажды встанет на круговую орбиту. И горб будет в одном месте, обращенном к звезде. Чутьконечно может галактическое поле влиять. Эт отдельный момент, пока его опускаем
 И получается, что приливного разогрева не будет. Будет только постепенное сползание с орбиты за счет горба узвезды, возникающего от планеты. Т.е возможна версия захвата с минимальным разогревом!

 У Ио же постоянно пополняемый расколбас орбиты изза других спутников Юпитера. Ну и у планет в тесной многопланетной системе тоже такое обязано быть.

Сколько недра ни грей - на орбиту это никак не повлияет.

  Только вот Луна тем временем отдаляется от Земли на 4 см в год)))

[Dem]

Только вот Луна тем временем отдаляется от Земли на 4 см в год)))

Но не по причине нагрева недр.
А от притяжения к приливному горбу на Земле, который слегка запаздывает относительно её вращения.

Т.е возможна версия захвата с минимальным разогревом!

Скорей, планеты формируются изначально без относительного вращения.

[Vavanzer]

Скорей, планеты формируются изначально без относительного вращения.

  Эт как? Относительного относительно чего? Изначальный момент есть в любом случае, изза разницы орбитальных скоростей в протопланетном диске.
 

А от притяжения к приливному горбу на Земле, который слегка запаздывает относительно её вращения.

  Не совсем понял. Земля вращается быстрее Луны. Получается что горб на Земле стремттся обогнать Луну. Т.е не идеально по линии, соединяющей оси планет должен находиться. И тем самым увлекает Луну , придавая орбитальный импульс и повышение потенциальной энергии. Луна как бы по спирали раскручивающейся движется. Выход из гравитационной ямы возможен только при добавлении энергии, но не наоборот. Луна как раз таки из нее вылазит постепенно. Тырит энергию вращения Земли.
 

Но не по причине нагрева недр.

  Нагрев недр, эт скорее всего следствие уже. Уход энергий взаимодействия в энтропию. Когда горб "падает" обратно, сжимается, причем не только по радиальной оси, а еще и в боковые стороны должно быть. Как то так это представляется.

 Я тогда чуть про другое писал. Предполодение про то что при определенном соотношении масс полной синхронизации может не быть. Т.е планета как и Луна, идет по раскручивающейся спирали, но при этом изменение ее вращения вокруг оси идет медленнее. И будет оч медленное вращение суточное. Может быть и несколько "лет" даже, один оборот вокруг оси за несколько витков по орбите.
  В общем вариант "недозахвата" )))

[Vavanzer]

  Венерианский вариант вращения в обоатную сторону тоже может быть не только приливным резонансом с Землей. Но и следствием того, что Венера "падает" на Солнце по скручивающейся спирали быстрее, чем происходит синхронизация осевого вращения. Но, опять же это значит что "игра" началась на более высокой орбите, когда венерианский год соответствовал периоду осевого вращения нынешнему, как минимум, или даже выше, тк вращение уже замедлиться успело. Это если исключим фактор влияния Земли.
  Опять же, в этом варианте, если на более высокой орбите, а значит дальше от Солнца, Венера вошла в резонанс за счет только Солнца, то почему сейчас на более близкой орбите она не входит!?))) Значит все таки есть еще внешние факторы, влиящие на вращение.

 В общем, не факт что все планеты в тесных системах могут быть прям 1:1 в спин-орбитальном резонансе. Интересные миры должны там быть, со странной сменой сезонов, аналогичных полярным дням и ночам.

[Vavanzer]

  Тут еще в голову пришел интересный момент один.
 У нас, в случае с парами "Солнце-планетп" и Земля-Луна" вращение центрального тела имеет большую частоту. Солнце совершает оборот вокруг оси быстрее, чем планеты делают виток по орбите. Т.е на планеты действует эффект, подобный как и подьем Луны постепенный. (Вопрос только, насколько поднимается каждая планета за один виток).
   А что если у других звезд в тесных планетных системах наоборот. Звезда вращается медленнее вокруг своей оси, чем планеты вокруг нее. Т.е должен быть обратный эффект, снижение орбит. И, выходит, если планеты сформировались на орбитах с периодами больше чем оборот звезды вокруг оси, они будут удаляться. А если периодн меньше, то будут приближаться. Если вся система тесная, сформировалась  в области быстрых орбит, обгоняющих вращение звезды, то вся эта система будет сужаться и дальше, становиться все меньше и меньше, отдавая импульс на ускорение вращения звезды. ))) 
  Надо сопоставить орбитальные периоды планет у красных карликов с периодом вращения их "родительских звезд". Если окажется что звезды медленнее, то значит за миллиарды лет эти плагетные системы заметно сваливаются ближе к звезде. И о каких то там "стабильных условиях для жизни на протяжении миллиардов лет" не может быть и речи))) Вряд ли красные карлики вращаются со скоростями в оборот за единицы суток, как их планеты))
  Мб тамошние некогда благодатные "Земли" давно уже стали "Венерами" или даже "Меркуриями", испепеленными жарой))
  Жизнь в таких системах сможет сохраниться, если только додумается каким нибудь чудом вовремя перепрыгнуть на соседнюю более холодную планету, с изначальной, которая становилась все горячее! 

[gans2]

за миллиарды лет эти плагетные системы заметно сваливаются ближе к звезде.

Красные карлики в тоже время тоже снижают светимость Чем легче КК - тем глубже снижение. И так пока на ГП не сядут. А некоторые КК не успели это сделать за время жизни Вселенной.

[alex_semenov]

Пытаюсь по-быстрячку (самонадеянный идиот!) придумать правдоподобную ситуацию живой планеты у красного карлика типа M2-М5
Эталонный пример звезды - Глизе 436. Возраст 7-11 миллиардов лет.
Пример Глизе 436 хорош тем, что у неё есть горячий нептун или суперземля  Глизе 436 b с периодом обращения примерно 3 дня. Насколько я пониаю, он сидит ниже зоны обитаемости, температура на поверхности +300С, горячий лёд под давлением, масса ~20 масс Земли, размер ~ 4 диаметра Земли. Подозревается еще одна планета, ближе к карлику.
Вопрос.
Может ли такая массивная планета быть, каким-то чудом, двойной, то есть иметь неестественно-большую луну с Землю или чуть меньше (но больше Марса), которая окажется обитаема? То есть у луны в итоге приемлемая температура на поверхности (возможно двойная планета вращается за внешним краем зоны обитаемости, но приливной вулканизм и богатая атмосфера добавляет тепла). Смена дня и ночи (приливный резонанс с нептуном или суперземлёй луны, но смена суток из-за вращения двойной системы вокруг карлика). На поверхности в основном суша, но есть много водоёмов (интересно как это связано с основным телом, наличием там обилия воды). Магнитное поле нептуна или (что лучше?) суперземли защищает сложную атмосферу от выдувания солнечным ветром.
Я даже попытался ситуацию нарисовать (пририсовать):



Если ситуация возможно (формирование ее - некая цепочка невероятных катастрофический событий в прошлом, как в случае формирования системы Земля-Луна, при рождении звезды или тесном сближении звезд, возможно даже двух звездных систем где-то в скоплении), то какие параметры орбиты, периоды вращения, наилучшие (для жизни) наклоны эклиптик (возможные вообще наклоны через 7 миллиардов лет? Вытянутость орбит? что можно придумать, хотя вряд ли, для периодических климатических колебаний?) В общем, можно ли так соединить желанное с возможным? Поселить там сложную жизнь?



Есть неприятное подозрение что нет.
Если нет  - объясните почему.
Если нарисованная ситуация для своей стабилизации требует ещё каких-то небесных тел (вращающихся в резонансе снаружи или внутри) - милости прошу. Авторскому произволу такого не жалко. Допустим самый неверонятный межзвзёздно-планетарный катострафизм для создания такого.
То есть формирование - вторично. Главное - может ли быть такое стабильно миллиарды лет?
Я знаю что всё можно посчитать, но надо разбираться в инструкции Роберта по  строительству планет и там наверняка не все нюансы. А тут, я так понял, годами уже люди наели себе "рожу компетенции" по красным карликам. Им разобраться с моей идеей будет не то что "не в падлу", но даже в кайф. Заранее спасибо!
 

[vika vorobyeva]

Эталонный пример звезды - Глизе 436. Возраст 7-11 миллиардов лет.
Пример Глизе 436 хорош тем, что у неё есть горячий нептун или суперземля  Глизе 436 b с периодом обращения примерно 3 дня. Насколько я пониаю, он сидит ниже зоны обитаемости, температура на поверхности +300С, горячий лёд под давлением, масса ~20 масс Земли, размер ~ 4 диаметра Земли. ...
Вопрос.
Может ли такая массивная планета быть, каким-то чудом, двойной, то есть иметь неестественно-большую луну с Землю или чуть меньше (но больше Марса), которая окажется обитаема?

Для начала, ищите себе другой прототип. У GJ 436 b a/R_эф ~ 0.19, она горячее Меркурия, и ее спутник не может быть обитаемым ни при каких обстоятельствах.

[alex_semenov]

Для начала, ищите себе другой прототип. У GJ 436 b a/Rэф ~ 0.19, она горячее Меркурия, и ее спутник не может быть обитаемым ни при каких обстоятельствах.

Да, конечно. Я знаю что  GJ 436 b - слишком близко к своему карлику. Но я просто это привёл как пример существования пары нептун-карлик. Что у карликов бывают спутники-нептуры (или суперземли). А значит (рассуждал я) можно допустить и наличие у такого тяжёлого суптника и тяжёлой луны.
Расшифруйте неучу что такое a/Rэф ~ 0.19 ? Незнакомые буквы, к стыду. 
Насколько я понимаю, у красного карлика (они разные, но у меня достаточно горячий) зона жизни 0.1-0.2  а.е.? Где-то так?



Предположим мой нептун или суперземля находятся на 0.25 а.е. (кстати, тогда год уже будет хоть как-то сравним с земным и из-за небольшого наклона орбиты луны, если это возможно,  будут и сезонные колебания. Это тогда будет просто праздник какой-то!) То есть, моя сладкая парочка даже не в зоне жизни, а чуть ЗА внешней границей зоны жизни. На внешней - точно. Возможно? По-идее на луне всё должно замёрзнуть. Но так как это двойная планета с хорошим приливом в недрах, то там, по-идее, должен быть постоянный сильный вулканизм, которые и греет, но больше формирует нехилую атмосферу с хорошим парниковым эффектом (при этом сама луна может быть явно меньше Земли и значит хуже держать атмосферу гравитацией, cкажем, там - половина земной силы тяжести). Кстати, поэтому (всё на глаз без расчётов, виноват, дурак!) некоторое выветривание атмосферы солнечным ветром от злого карлика даже приветствуется (хотя это будет и сильно менять газовый состав в худшую сторону). Величину убыли атмосферы, можно "настроить" величиной защитного магнитного поля, которое слабовато достаётся луне (не достаточно) от крупной планеты-хозяина (опять же зависит от орбиты луны), хотя возможно (для поднастройки?) и собственное магнитное поле (недра то горячие!) Не знаю как у луны, но  у суперземли или нептуна должно быть очень живое ядро и мощное магнитное поле, которого хватит на всех и на некоторую защиту луны - тоже. Вроде пока всё логично?

[alex_semenov]

Расшифруйте неучу что такое a/Rэф ~ 0.19 ? Незнакомые буквы, к стыду. 

Дошло.

Зона обитаемости:

Расстояние от звезды, где это явление возможно, вычисляется по размеру и светимости звезды. Центр обитаемой зоны для конкретной звезды описывается уравнением:



где:
 — средний радиус обитаемой зоны в астрономических единицах,
 — болометрический показатель (светимость) звезды,
 — болометрический показатель (светимость) Солнца.

То есть при светимости Глизе 436 от солнечной  0.02, зона комфорта Земли по освещённости R_эфф - на большой полуоси в 0,141421356 а.е. А так как большая полуось  Глизе 436 b всего 0,0291 а.е, то 0,0291/0,141421356 =0,206.
Почти как у вас, Вика, но не совсем...
Что-то упустил еще?

Еще. Я на глаз почти правильно поместил своего кандидата.  Эквивалент освещённости (рассуждениями выше, закон обратных квадратов) орбиты Марса  - 0,215 а.е, эквивалент орбиты Цереры - 0,3910 а.е. То есть размытый холодный край зоны жизни у Глизе 436 - 0,2-0,25 а.е.
И тогда по закону Кеплера, зная период и полуось Глизе 436 b :



Период обращение нужной мне двойной планеты вокруг красного карлика  48-67 дней.
Короктоватый год. Но вполне себе период для смены сезонов!
То есть небольшой наклон плоскости орбиты тяжёлой луны (она всё равно не родная, пришлая, при катастрофическом захвате, да еще, если из коллизии звёзд, наклон будет почти неизбежно) в 20-30 градусов, создаст двухмесячную смену сезонов на всей луне.

[Инопланетянин]

Есть неприятное подозрение что нет.
Если нет  - объясните почему.

Приливные воздействия оторвут спутник от гиганта, даже в обитаемой зоне КК, тем более ближе.
Можете попробовать разместить крупный спутник, а то и два, в точках Лагранжа. Это очень маловероятно, учитывая редкость газовых гигантов у красных карликов и непонятность механизма образования аж землеподобных спутников в таких позициях, но хотя бы теоретически возможно, в отличии от смены суток у чего-либо в ОЗ КК.

(при этом сама луна может быть явно меньше Земли и значит хуже держать атмосферу гравитацией, cкажем, там - половина земной силы тяжести).

Много лет и страниц назад обсуждалось, что Красный Карлик очень сильно фонит ультрафиолетом, а уж вспыхивает вообще зверски. И чтобы планета сохранила атмосферу как бы не пришлось сместить требования к обитаемости в сторону лёгких сверхземель.

[alex_semenov]

Есть неприятное подозрение что нет.
Если нет  - объясните почему.

Приливные воздействия оторвут спутник от гиганта, даже в обитаемой зоне КК, тем более ближе.

Братцы, да я не собираюсь размещать кандидата строго на месте Глизе 436 b!
Я воспользовался этим горячим нептуном просто как примером наличия нептуна у такого вот красного карлика.
Я же сказал, я хочу поместить его заметно дальше. Почти в 10 раз дальше!

Можете попробовать разместить крупный спутник, а то и два, в точках Лагранжа. Это очень маловероятно, учитывая редкость газовых гигантов у красных карликов и непонятность механизма образования аж землеподобных спутников в таких позициях, но хотя бы теоретически возможно, в отличии от смены суток у чего-либо в ОЗ КК.

Не понял. Вы предлагаете разместить крупный спутник на орбиту некого юпитера как Троянцев перед Юпитером или за ним?

Если отодвинуть мой нептун или суперземлю от Глизе 436 в 10 раз от положения Глизе 436 b, и сделать нептун/суперземлю "холодным", это не спасёт "отца русской демократии" то есть крупную луну на орбите такой планеты?

Глизе 436 - это просто образец. Начальная заготовка!

Как посчитать, на каком расстоянии от звезды, планета может уже иметь свой собственный тяжёлый спутник? Ну как Земля Луну? Где граница когда может и когда не может? Возможно здесь уже был ответ и всем известен, но я, пардон, не завсегдатай этого топика.
Простите за глупый вопрос. Но это часм не ... предел Роша? Гм... Или сфера Хилла?... Счас...

[Vavanzer]

за миллиарды лет эти плагетные системы заметно сваливаются ближе к звезде.

Красные карлики в тоже время тоже снижают светимость Чем легче КК - тем глубже снижение. И так пока на ГП не сядут. А некоторые КК не успели это сделать за время жизни Вселенной.

  Те при каких то параметрах системы эти линии могут совпасть. Сближение + потеря светимости, и боле мене стабильное тепловое равновесие устаканиться!

И чтобы планета сохранила атмосферу как бы не пришлось сместить требования к обитаемости в сторону лёгких сверхземель.

  Только у них вероятна сильная дегазация недр, изза приливного перегрева, и будет очень мощная атмосфера, из всего чего угодно, воды, СО2, азота, серной кислоты и пр газов))
 Супеземли будут обитаемы, если на них сдует атмосферу до нормальных значений давления. Там менее 20-10 атм. Да и то, за пределами привычной "обитаемой зоны", расчитанной для атмосферы типа земной, в 1 атм.
 Но, если до этого сдует огромную массу атмосферы, то и оставшуюся пригодную для обитания тем более сдует на раз, очень быстро. Если только к примеру, прокатит вариант, что сдует во времена "шальной молодости" звезды, а потом звезда успокоится, и не будет уже так чудить и сильно светить, кривая диссипации станет сильно пологой. + Пополнение атмосферы еще каким нибудь образом поможет вытянуть ситуацию. Например за счет запасов СО2 в недрах, которые находятся в некое равновесии с тем что попало в атмосферу, и процесс дегазации уравновесился внешним давлением , концентрацией и повторным  "захоронением" СО2.