Bazı temel bilgilerle başlayalım ve devam etmeden önce, bu kritere dayalı bir cevap.
Kısa cevap: 30. (Tamam, çılgınca geliyor ama beni dinle). Gezegen tanımı için üst, üst, gonzo, muz sınırı ve uzun vadeli istikrarlı yörüngeler hakkında. 30'u olanaksız göründüğü için 25'i üst sınır olarak söylemeye cazip geldim.
Sorunun özü, bir yıldız ve protoplaner diskin mümkün olan maksimum gezegen sayısını oluşturma ihtimalinin düşük olmasıdır. Yerçekimi daha büyük nesnelerin etrafında toplanma eğilimindedir. Gezegensel bozulmalar ve göç, ulaşılması muhtemel olmayan azami sayıyı mümkün kılar, ancak “doğru” bir oluşumun ve bazı gezegenlerin yakalanmasının şansı ile yaklaşık 30'luk bir basketbol sahası tahminine ulaştım.
Uzun cevap: Diyelim ki, onların yörüngesel yollarını temizledik ve birbirimizin yörüngelerini geçmedik. Bu, herhangi bir Truva gezegenini ortadan kaldırır ve ortadan kaldırmaz, ancak daha büyük bir yörünge aralığına sahip olduklarından yüksek eliptik yörüngeleri problemli hale getirir.
Ve gezegenin büyüklüğünde olabilecek herhangi bir büyük gezegen gezegenini ve diğer gezegenin yörüngelerini geçen gezegen büyüklüğünde cüce gezegenleri görevden alalım . Biz sadece gezegen tanımı gezegenlerine hâkim yörüngeyi sayıyoruz.
Ayrıca, ikili veya üçlü sistemleri de ortadan kaldırabilir ve yalnızca tek yıldız sistemlerini kullanabiliriz, ancak yıldız, isterseniz kenarlıklı kahverengi cüce yıldızları olan çok büyük gezegenlere sahip olabilir.
Güneş sistemimizi bir rehber olarak kullanmak ve yukarıdaki planetesimals makalesinden alıntı yapmak:
Genel olarak, 3.8 milyar yıl önce, Geç Ağır Bombardıman olarak bilinen bir süreden sonra, Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin çoğunun ya Güneş Sisteminden tamamen, Oort bulutu gibi uzak eksantrik yörüngelere atıldığı, ya da dev gezegenlerin düzenli çekimsel dürtülerinden dolayı daha büyük nesnelerle çarpıştı.
Ben de bir tür zaman sınırı koymak istiyorum, çünkü genç güneş sistemlerinin yüzlerce büyük gezegenleri olabilir. Güneş sistemimiz, yaklaşık 700 milyon yıllıkken, çoğunlukla şu an bilinen 9 gezegene , 8'e, belki yakında 9'a yerleşti .
Daha büyük bir yıldız muhtemelen 9'dan daha iyi bir fırsat için potansiyele sahiptir. Ancak protoplaner bir diskin kendini sabit, yarı-kalıcı yörüngelere sahip gezegenlere dönüştürmesi 700 milyon yıl alırsa (verir veya alırsa). yıldızın büyüklüğü.
Bir 40 güneş kütleli yıldız Supernova'ya gitmeden önce sadece bir milyon yıl ömre sahiptir. Gezegen sistemlerinin oluşması için çok kısa bir ömür. 10 güneş kütlesi yıldızı bile 30 milyon yıl kadar sürer. Yine, çok kısa.
4 güneş kütleli bir yıldızın güneş ışığımızdan 30 kat daha kısa bir ömrü vardır ( ayrıca 3 güç kuralı olarak da gördüğüm 2.5 güç kuralını kullanarak , ama bunların hepsi güzel oyun alanı. Nokta, 4 güneş kütleli bir yıldız. Gezegensel sistemi için 400 milyon yıldan daha az var ... 200 milyon yıl kadar az 5 güneş kütlesi Bu gezegen sisteminin alaka düzeyine sahip olması için minimum süre diyeceğim şeye oldukça yakın, bu yüzden gidiyorum. 4 güneş kütlesi üst limiti ile gidin.Bir güneşin kütlesinin 20 katı bir yıldızın romantik kavramı, 100 gezegen ile iyi bir bilim kurgu yaratabilir, ancak gerçekçi değil.
Dikkate alınacak ikinci bir faktör, gezegen enkaz alanının kütlesi ve büyüklüğüdür. Güneş sistemimiz güneş sisteminin kütlesinin% 99.8'ini oluşturuyor, güneş sisteminin kütlesinin% 0.2'sini tüm gezegenleri ve diğer şeyleri oluşturmak için bırakıyor. Büyük olasılıkla enkaz alanında muhtemelen bir kısmı haydut gezegenler, haydut kuyruklu yıldızları ve asteroitler olarak kaybedilen daha fazla kütle vardı, bu yüzden orijinal gezegen enkaz alanı daha yüksek olabilir, ama hepsi bu kadar yüksek olmayabilir. Büyük nesneler küçük nesneler oluşturabilir. Kayıp molozların kalan moloza oranı o kadar yüksek olmamalıdır. (eğer biri biliyorsa, yorum yapmaktan çekinmeyin).
Oluşan bir güneş sistemindeki en yüksek kütle yüzdesini hesaplamak zordur ve enkaz alanının toplam açısal momentumuna bağlı olarak maddenin sarmal diskine çöküyor, ancak kütle yüzdesinin çok yüksek olması mümkün değil. % 1 -% 3 üst sınırda olabilir. Gezegen diskindeki 4 güneş kütleli yıldızın kütlesinin% 3'üyle gidersek, bu yaklaşık 40.000 Dünya kütlesi veya yaklaşık 125 Jüpiter kütlesidir. Bu tabii ki basketbol sahası, belki de basketbol sahası, ama ne kadar çalışmamız gerektiğine dair bir fikir edinmemize yardımcı oluyor.
Bir enkaz alanının boyutu da önemlidir. Bu yazıyla , şimdiye kadar gözlemlenen en büyük enkaz alanı, yaklaşık 3.1 + = .6 Jüpiter kütle ve belki de güneşimizden daha az kütleli bir merkezi yıldız olan çapa alan kütlesi ile yaklaşık 1.000 AU çapındadır (yarıçapta 500 AU). Böyle bir sistemin 500 AU'ya kadar gezegenler oluşturabilip gelmeyeceğini söylemek zor, ama en dış gezegenin gözlemlenen bölgede değil, enkaz alanın içinde rahatça şekilleneceğini düşünmeye meyilliyim.
Gezegen oluşumunun kaotik bir karışıklık olduğuna dikkat çekmeye değer. Özellikle 125 jüpiter kütleye sahip malzeme değerinde bir malzeme olan genç bir protoplantasyon diski, oluşumun erken aşamalarında 100'den fazla gezegen nesnesini kolayca oluşturabilir, ancak bu pek çoğunu tutamazdı.
Gezegenler birbirlerinin yörüngelerini rahatsız eder ve alana ihtiyaç duyarlar. Ay'ımızı oluşturan koleksiyon gibi çarpışmalara sahip olacaksınız ve daha büyük gezegenler daha küçük gezegenleri istedikleri gibi gönderebilir. Hiçbir sistem 100 gezegeni tutamaz. Çok fazla ve çok fazla dengesiz olurdu. Kararlı bir formasyona ulaşıldığında çok daha az şey olacaktır.
Örneğin, Jüpiter'in güneş sistemimiz gençken güneşe doğru göç ettiği, tip II göç denilen dışa doğru göç ettikleri düşünülmektedir . Çok sayıda gezegen istiyorsanız Göçmen Jüpiterler hem iyi hem de kötü. Jüpiter'in göçünün, Mars ve Jüpiter arasında gezegenlerin ve çok fazla boş yer bulunmamasının ve Mars'ın neden bu kadar küçük olmasının nedeni olduğuna inanılıyor. Jüpiter'in göçü Uranüs, Neptün'ü şu anki uzak yörüngelerine de göndermiş olabilir, bu nedenle gaz devi göç gezegenleri hareket ettirebilir, ancak onları güneş sisteminden tamamen çıkarabilir. Gaz devi büyüdükçe, daha küçük gezegenlere verebileceği tekme daha büyük olur.
En fazla sayıda gezegen istiyorsanız çok büyük gezegenler kötüdür, çünkü daha fazla tedirginliğe neden olurlar ve etraflarındaki en büyük alanı talep ederler. Gezegen diskinde çok fazla döküntü olduğunda, çok büyük gezegenlerin oluşması muhtemeldir, böylece daha fazla döküntü her zaman daha iyi olmaz. Muhtemelen istediğin daha büyük, daha fazla yayılmış bir disk, süper kütleli gezegenler bulamazsın, fakat bazı genç şekillendirici gezegenleri daha uzak mesafelerde daha fazla gezegen oluşturmak için dışa itecek kadar büyüktür. Gezegenlerin çok büyük mesafelerde oluşma olasılığı yoktur, ancak daha büyük gezegenler tarafından çok uzak yörüngelere atılabilirler. Oluşumun başlarında bir miktar yavru gezegeni dışarıya atarak, güneş sistemindeki toplam gezegen sayısı artabilir.
Gezegenler birbirine ne kadar yakın olabilir?
Gezegenler birbirine çok yakın olmayı sevmiyor. Küçük gezegenleri çok iyi görememize rağmen, Kepler gözlemleri bunun çok yakın gezegenlerin nadir olduğunu doğrulamaktadır. Çok yakın olduklarında, yörüngesel dengesizlik vardır. Dünya ve Venüs, çoklu tarafından en yakın gezegenlerdir; burada Dünya, Güneş'ten Venüs olarak 1,38 kat daha uzaktadır. Bu kısa makale ile , gezegenler arasındaki mesafenin 1,4 ila 1,8 katı katları önerilmektedir. Dış-güneş sistemlerinin gözlemleri, en yakın gözlemlenen komşularının 1,4 katından çok daha az sayıda gezegen bulmaktadır, bu nedenle, bütün bir sistem için ortalama olarak 1,4 ila 1,8 bir çarpı görülmektedir.
Trappist 1 gibi küçük yıldızların etrafındaki gezegenler birbirine çok yakın olabilirler, en yakın komşularından ay boyu görünebilecekleri kadar yaklaşabilirler, ancak bu sistemler neredeyse tamamen yörüngeli çok dar yörüngeli küçük kırmızı cüce yıldızların etrafındadır. rezonans ve çok yakın yörüngeli gezegenlerde bile, bunlar hala yaklaşık 1.4 kat veya daha büyük ortalamalar. Birden çok 1.31 mesafeye tekabül eden 3/2 yörüngesel rezonanstaki gezegenler ve bu rezonanslar, sadece küçük yıldızların çevresindeki yakın mesafelerde mümkün olan etkileşimli gelgit kuvvetine bağlıdır.
Kepler 36 , 7: 6 yörüngesel rezonansa sahip iki çok yakın gezegenle bir gariptir, ancak yakın olan gezegenlerden bütün bir güneş sistemi kurmak son derece imkansız görünüyor. Bu yüzden, benim tahminim için kilit kriterler 1.4 mesafeli çokludür ve bu muhtemelen tüm bir sistemde muhafazakardır.
Yıldıza en yakın gezegenler ne kadar yakın olabilir?
Güneş kütleli 4 yıldızın ısısı, çok yakın gezegenler için bir problemdir. 4 güneş kütleli yıldız (parlaklığı ömrü boyunca değişirken), güneşimizden 100 kat daha fazla ışıklıdır, bu nedenle en içteki kayalık gezegenin yaklaşık olarak Merkür'ün güneşle olan mesafesinden yaklaşık 10 kat daha başlaması gerekir. Bundan çok daha yakın ve gezegen buharlaşma tehlikesiyle karşı karşıya olacaktı. 4 güneş kütleli bir yıldız için, 3 AU iyi bir başlangıç noktası olabilir. 1.4 çoklu uygulayarak 3 AU başlangıç noktasına. Sıcak bir Jüpiter bundan daha yakın hayatta kalabilir, ancak sıcak bir Jüpiter bu kadar yakın olamazdı, bu yüzden büyük sayıdaki gezegen hedefimiz için muhtemelen çok fazla göç gerektiriyordu.
bu nedenle, 3 AU'dan başlarsak ve birden fazla 1,4 mesafe yaparsak, 4 güneş kütlesi yıldızımız bir ışık yılı altındaki bir yörüngede 30 gezegene ve 2 ışık yılı içerisinde sadece 32 gezegene sahip olabilir. t En azından 1,4 katını kullanarak mesafeyi iki katına çıkararak çok fazla ekleyin.
Bunu izleyen açık bir soru, belki de 1.4 çarpı artık daha büyük mesafelerde geçerli olmayabilir, ancak gezegenlerin yörüngelerini etkin bir şekilde temizlemek ve Neptün'ün yaptığı gibi asteroitler ve kuyruklu yıldızlar üzerinde etkili olmak için oldukça büyük bir büyümeye ihtiyaç duyacaktı. ve Gezegen 9'un uzaklaştıkça, cıva büyüklüğündeki gezegenlere sahip olamayacağınıza ve onları gezegenler olarak tanımlayamayacağınıza inanılır ve mesafe büyüdükçe gezegenlerin birbirleri üzerindeki çekim kuvveti etkisi tutarlı kalır, bu nedenle 1.4 çoklu kural hala çok uzak yörüngelerde bile uygulayın.
Örneğin Merkür, olduğu yerde bir gezegen olacak kadar büyüktür, ancak Neptün'ün dışına çıkmış olsaydı, belki de yörüngesini temizlemek için çok küçük olurdu. İşte bunu daha detaylı olarak tartışan bir soru ve Pluto'nun 15-20 kat daha büyük olması durumunda, minimum kütle ihtiyacı olacağını ve Neptün'ün yörüngesini geçmeyeceğini varsayarsak, bu teorik nesnenin hala bir milyara ihtiyacı olacağını varsayar. yörüngesini temizlemesi yıllar geçti ve yıldızımızın ömrünün iki katı bitti ve gerekli asgari boyut daha büyük mesafelerde büyüyor.
Dolayısıyla, bir yıllık ışıklandırma önerimiz ile gidersek, 1 ışık yılı uzaklıktaki bir 4 güneş kütleli yıldız etrafında dönen bir nesnenin yaklaşık 8 milyon yıllık bir yörünge periyodu ve yaklaşık 0,23 km / s'lik bir yörünge hızı olacaktır. En azından birkaç Dünya'nın yörüngesini temizlemek için gerekli minimum kütle var. Karşılaştırma için, Gezegen 9'un 10.000 ila 20.000 yıl arası bir yörünge periyoduna ve .5-.7 km / s aralığında bir yörünge hızına ve yaklaşık 600-800 AU veya yaklaşık 1 / 90'lık bir yarı-ana eksene sahip olduğu düşünülmektedir. Bir ışık yılı. Bu sayıların hepsi basketbol sahası ve sadece karşılaştırma için gönderildi. Ancak, çok uzak bir yörüngede bir gezegeni tanımanın zorluğuna işaret ediyor.
Ve bir gezegenin bu mesafeyi alabilmesi için, muhtemelen II. Sanırım bazılarının da gezegen sayısını en üst düzeye çıkarmasını istersiniz. Çok büyük ve çok uzak bir gezegene sahip olan bir yıldız, çok yakındaki yıldızlardan gezegenlerin ve / veya enkazların yakalanmasına yardımcı olabilir .
Her iki durumda da, gezegen çok uzağa fırladı veya yakalanan gezegenler başlangıçta çok eksantrik bir yörüngeye sahip olacaktı ve bu tür gezegenlerin dairesel hale gelmesi biraz zaman alacaktı ve bir avuç eksantrik yörüngenin donmaması için yörüngelerin daireselleşmesi gerekecekti. Diğer gezegenleri geçerlerse gezegen kriterlerini karşılarlar.
Yine, güneş sistemimizi bir model olarak kullanarak, dış gezegenlerin, Uranüs, Neptün ve Gezegen 9'un (eğer varsa) güneşin şimdi bulundukları yerden biraz daha yakın ve muhtemelen dışarı doğru göç ettikleri düşünülmektedir. Jüpiter.
Büyük bir yıldız, yörüngesinde 100 Merkür'den ve hatta Dünya boyutundaki nesnelerden fazlasına sahip olabilir, ancak gezegen kriterlerini karşılayanlarınkine yakın değil. 30 itiyor.
Gezegenlerin haydut veya büyük gezegenlerden daha küçük bir yıldızdan yakalanıp yakalanmaması büyük olasılıkla mümkündür. 3 beden dinamiği gezegenlerin yakalanmasını mümkün kılar, ancak hâlâ eksantriklik ve gezegenin kriterlerini karşılamayan diğer yörüngeleri geçen yörünge problemi var. Bu standart orbital kriterleri veya bir gezegeni reddederseniz, sayı artar.
Bu yüzden, büyük bir yıldız (4 güneş kütlesi) için kriterleri kullanarak en içteki bir gezegen (3 AU) en dıştaki (1 ışık yılı - biraz gergin) ve mesafe birden (1.4 - muhtemelen düşük tarafta), 4 güneş kütleli yıldız en fazla 30 gezegene sahip olabilir. Farklı kriterler uygularsanız, farklı rakamlar elde edersiniz, ancak bence bu cömert tarafta oldukça iyi bir üst kriter. Böyle bir sistemin cüce gezegen ölçütlerini karşılayan, bazıları gezegen büyüklüğünde düşündüğümüz bile olsa, daha çok nesneye sahip olabilir, ancak gezegen ölçütlerinin tamamını karşılayan 30, oldukça iyi bir gonzo üst sınırı gibi görünüyor.
Yıldızı küçültürseniz ilginç bir şey olur. Yıldızı 4 yerine 2 güneş kütlesi yaparsak, en dış gezegeni 1 ışık yılı değil ters kare yasasına veya .707 ışık yılına koyarsak. 2 güneş kütleli gezegen güneşimizden yaklaşık 12-16 kat, 4 güneş kütleli yıldızdan 12-16 kat daha az aydınlıktır, bu nedenle buharlaşmayacak en dış gezegen şimdi 3 AU değil, 1 AU civarındadır. Bu yüzden gezegen bölgesinin iç kısmı 3 kez daha yakın ve sadece dışarıdan sadece 1,4 kez daha yakın, bu yüzden merakla 2 güneş kütlesi yıldızı belki de 4 güneş kütlesi yıldızından daha fazla gezegen tutabilir. Ortalama olarak çok fazla ele geçiremedi, ancak üst sınır hala yükseliyor, 2 güneş kütlesi yıldızı için aynı kriterleri kullanıyor ya da 2 küçüldükçe büyümeye devam ediyor.
Aynı zamanda, yıldızlar küçüldükçe, gezegen enkaz alanının üst uç kütlesi de küçülür ve gezegenleri yakalama kabiliyeti düşer, bu yüzden küçük yıldızlar çoğu gezegen için iyi aday değil, ilginçtir, küçük yıldızlar değildir. daha küçük protoplantasyon diskleri ile hala ortalama olarak daha büyük komşuları kadar gezegen olabilir. James Webb bakmaya başladığında, belki bununla ilgili bir cevap alırız.
Açıkçası, en yakın galaksiden ya da büyük bir nesneden birkaç milyon ışık yılı uzakta bir kritere ve bir yıldıza sahip olsaydınız, çok daha fazla gezegen içeren bir şey tasarlayabilirsiniz, ancak bir galaksinin içinde oluşumu düşünüyorum ve her ikisinin de gezegen olduğunu düşünüyorum. Yakalama ve oluşum sırasındaki doğru koşullar, her iki gezegen sayısının en üst düzeye çıkarılmasında rol oynayacaktır. Başka yıldızlardan uzak bir yıldızın gezegenleri yakalaması pek mümkün değildir.
Umarım bu dünyaya bir cevap ya da çok uzun zamandır değildir. Yarın yazım hataları için kontrol etmeye çalışacağım. (şimdi biraz geç).