Astronomie

Nombre moyen et type de planètes en orbite avec des types d'étoiles donnés

Nombre moyen et type de planètes en orbite avec des types d'étoiles donnés

Je n'ai pas besoin de nombres "exacts", mais j'essaie de créer un générateur automatique pour une carte stellaire afin de créer des étoiles "quelque peu" précises.

Je cherche des chiffres sur le nombre moyen et le type de planètes autour de chaque type d'étoile, et si elles pourraient être une bonne source pour l'exploitation minière ou sont-elles de bons endroits pour la vie ?

Donc, comme, j'ai besoin d'une idée du nombre moyen de planètes attendues autour d'une étoile de classe G, combien devraient être des géantes gazeuses ou terrestres et quelle est la probabilité qu'elles soient dans la zone habitable et contiennent vie.

Si je me base sur Sol, je soupçonnerais environ 10 planètes, 50% terrestres et 50% géantes gazeuses, avec 1 à 3 dans la zone habitable et 30% de chance de développement de la vie. Je recherche quelque chose de similaire à ce type d'informations.

Je suppose que ce ne serait pas bon pour tout le monde ou même pour les étoiles de classe G en général.

Donc je suppose que je cherche des statistiques planétaires estimées basées sur le type spectral ? Je ne veux pas une liste d'exoplanètes et d'étoiles que je dois parcourir et ensuite faire une mauvaise estimation, mais une bonne estimation de ces nombres basée sur des faits connus.

Cette question n'a pas de réponse assez simple pour que je puisse l'utiliser efficacement sans faire trop de choses de toute façon.

Cette question semble contenir des éléments d'information que j'utiliserais pour résoudre quelque chose, mais elle serait probablement de loin plus inexacte que ce que d'autres personnes trouveraient et il pourrait y avoir une meilleure réponse que cela, alors je pose ma question.


J'ai un peu lutté avec celui-ci, mais parce qu'il n'y a pas de vraie réponse scientifique à cela, votre meilleur pari pourrait être de regarder les 6 ou 8 autres systèmes solaires les plus connus et de construire à partir de cela. Il n'y a pas de bonne réponse, donc une approche basée sur des preuves est probablement la voie à suivre.

Ou, si vous voulez vous baser sur un non-sens, mais que cela semble impressionnant, vous pouvez utiliser la loi de Titius-Bode. Mais je pense que c'est une mauvaise idée, à moins que la migration planétaire des grandes géantes gazeuses ne soit réduite au minimum, car un Jupiter en migration ferait de la viande hachée de cette "loi".

Les exoplanètes les plus faciles à trouver sont les planètes avec des orbites courtes et les étoiles les plus faciles à trouver sont les étoiles plus petites.

Avec ces limitations à votre vue, étant donné que les grandes planètes sont plus faciles à voir, il est difficile de dire combien il y a de plus petites là-bas ou combien de planètes éloignées de leur étoile. Il n'y a pratiquement aucune information sur laquelle s'appuyer sur ces 2 points.


Quelques généralités cependant, juste pour le plaisir.

Des planètes rocheuses comme les 4 planètes intérieures de notre système solaire se forment à l'intérieur du Ligne de givre. Ces planètes sont très basses d'eau en pourcentage. Maintenant, vous pouvez regarder la Terre et dire "il y a des tonnes d'eau sur Terre", mais il n'y en a vraiment pas, du moins, pas en termes de rapport eau/silicate. Une grande partie de l'eau de la Terre est à la surface, nous voyons donc beaucoup d'eau, mais la Terre est essentiellement du fer, du nickel et des silicates avec moins de 1/3 de 1% d'eau en volume (encore moins en masse). En volume, (en utilisant la sphère de diamètre de 860 milles illustrée ci-dessous et de cet article). La Terre contient environ 1 partie pour 800 d'eau en volume.

Il peut y avoir autant ou plus d'eau piégée dans le manteau terrestre que dans les océans, donc le rapport pourrait être plus proche de 1 partie sur 400 ou à peu près, mais le point reste le même. Si la Terre est constituée de 0,25% d'eau en volume, elle est principalement constituée de choses qui ne sont pas de l'eau.

Ceres, en comparaison, peut contenir jusqu'à 25 % d'eau. Voir ici et ici. C'est 100 fois plus de rapport eau/matière sèche. En dehors de la ligne Frost, vous obtiendrez des types de planètes très différents.

Au fil du temps, vous devez comprendre les changements atmosphériques, quelles planètes perdront leur atmosphère et quelles planètes se réchaufferont comme une serre.

Prenons maintenant 3 types d'étoiles, une avec 1 masse solaire comme notre soleil, une avec 0,4 masse solaire (naine rouge) et une avec 2,5 masses solaires (étoile très brillante).

Notre soleil a une durée de vie d'environ 10 milliards d'années et une ligne de gel, actuellement à environ 2,7 unités astronomiques (environ la distance de Cérès au soleil), mais lorsque le soleil était jeune et que les planètes se formaient, notre soleil était environ 30% de moins lumineux, donc la ligne de gel aurait été (0,7)^ 0,5 * 2,7, soit environ 2,2 UA. Maintenant, différents gaz gelés ont des lignes de gel différentes, mais ce n'est qu'une approximation. Le fait que Cérès contient environ 25% d'eau, même si elle perd de l'eau vers l'espace vide, implique qu'elle s'est formée en dehors de la ligne de gel où l'eau gelée était abondante. Cérès n'est qu'un exemple. Toutes les grandes lunes des planètes extérieures sont également des composites de glace et de roche.

Alors, prenons notre naine rouge de 0,4 masse solaire - un type d'étoile très courant. Sa luminosité (0,4) ^ 4ème puissance, est environ 1/39ème aussi brillante, donc sa ligne de gel serait un peu plus de six fois plus proche, moins de 0,4 UA. Avec moins de gravitation, il pourrait ne pas avoir un disque de matière en spirale beaucoup plus petit au moment de la formation, donc un pourcentage beaucoup plus grand de la matière qui forme le système solaire de notre naine rouge se formerait probablement en dehors de la ligne de gel, ce qui impliquerait, moins 99% de mondes rocheux secs et plus humides (25% d'eau). Nous avons de nombreux mondes comme celui-ci dans notre système solaire, mais ce sont tous des lunes ou des planètes naines. Cérès, Ganymède, Europe, Titan, Triton, bien d'autres sont des composites glacés-rocheux qui se sont formés au-delà de la ligne de gel de notre système solaire.

La plupart des exoplanètes observées par Kepler ont des densités qui suggèrent des "mondes aquatiques", dont beaucoup sont plus grands que la Terre. Cela correspond à la naine rouge, plus proche de l'argument de la ligne de gel. Nous n'avons aucun moyen de savoir combien de mondes rocheux les étoiles plus petites ont, mais je pense qu'il y a fort à parier qu'elles ont un ratio inférieur de 99% ou plus de mondes matériels secs comme nos 4 planètes intérieures simplement à cause de la zone plus petite à l'intérieur du givre. ligne.

L'inverse est vrai pour l'étoile de masse solaire de 2,5. Il a également une courte durée de vie de 10 milliards / (2,5)^3, soit environ 640 millions d'années, donc les planètes ont moins de temps pour se former, surmonter les premiers bombardements et se refroidir. Et la ligne de gel pour notre étoile de masse solaire de 2,5 serait d'environ 14 UA lorsque l'étoile est au début de sa vie, environ 6 fois plus loin que la ligne de gel dans notre système solaire, donc c'est probablement une région "sèche" beaucoup plus grande. pour la formation des planètes. Vous obtenez probablement un pourcentage plus élevé de mondes rocheux autour d'étoiles plus grandes, donc une étoile 1,5 ou deux fois plus brillante que notre soleil pourrait (en théorie) avoir 6 ou 8 mondes rocheux de tailles variables allant du chaud au froid. Du moins, je pense que c'est possible, même si je suis presque sûr que cela n'a jamais été observé.

Les géantes gazeuses sont de nature assez simple. Tout ce dont une géante gazeuse a besoin pour se former est une gravité suffisante pour retenir son hydrogène et son hélium et une source d'hydrogène et d'hélium à collecter. Une géante gazeuse est plus susceptible de se former en dehors de la ligne de gel, mais il n'y a aucune raison pour qu'une géante gazeuse ne puisse pas se former à l'intérieur de la ligne de gel. Vous auriez besoin d'environ 8 masses terrestres d'un monde rocheux à des températures terrestres pour avoir une vitesse d'échappement suffisamment élevée pour qu'il puisse retenir l'hydrogène et l'hélium et, en théorie, devenir une géante gazeuse, mais plus loin de l'étoile où il y a moins de chauffage solaire , la quantité de masse nécessaire diminue avec des températures de surface plus froides, et avec la masse supplémentaire de glace à l'extérieur de la ligne de gel, il est probablement beaucoup plus facile pour les géantes gazeuses de se former à l'extérieur de la ligne de gel qu'à l'intérieur.

La prochaine chose à considérer est Migration planétaire.

Prenez notre système solaire par exemple. Il existe une théorie selon laquelle Neptune et Uranus se sont peut-être formés à l'intérieur de Jupiter et Saturne, mais Jupiter et Saturne les ont tirés vers l'extérieur alors qu'ils se repliaient vers l'intérieur, peut-être parce qu'au début du système solaire, il y avait une période où Jupiter et Saturne étaient en résonance.

Il est également possible qu'il y ait eu initialement 3 grandes planètes géantes gazeuses dans notre système solaire. (sans compter Neptune et Uranus comme "grandes" géantes gazeuses). Le modèle des 3 géantes gazeuses permet d'expliquer la formation et la teneur en eau des 4 planètes intérieures.

Et on pense aussi que Jupiter a migré vers l'intérieur vers le soleil, puis de nouveau vers l'extérieur. Si Jupiter avait continué à migrer vers l'intérieur, ce qui peut être le cas pour plusieurs planètes chaudes de Jupiter qui ont été observées, alors on ne sait pas ce qui serait arrivé aux planètes intérieures, peut-être dispersées dans tous les sens, certaines hors du système solaire, poussées trop près du soleil ou avalé par le Jupiter chaud en migration. Un Jupiter chaud en migration ferait des ravages avec des planètes intérieures plus petites lorsqu'elles croiseraient des orbites.

Dans l'état actuel des choses, notre propre Jupiter a peut-être jeté une grande planète géante gazeuse complètement hors du système solaire et peut-être fait changer de place Neptune et Uranus. (tout cela n'est qu'une hypothèse basée sur un modèle numérique, mais plusieurs articles ont été écrits sur ces idées).

Voici une vidéo très intéressante, si vous avez un peu de temps pour exécuter des modèles sur la formation des planètes sur des systèmes de type "sol", estimant la taille de la planète, son emplacement et incluant la quantité d'eau que les planètes intérieures sont susceptibles d'obtenir des comètes. On pense que la Terre tire la majeure partie de son eau des comètes et des astéroïdes, en grande partie grâce aux migrations de Jupiter.

Si vous passez à environ 20 minutes 40 secondes, vous verrez qu'il a modélisé par ordinateur plusieurs scénarios différents sur la formation de la planète avec différentes combinaisons de géantes gazeuses. Le graphique montre l'excentricité sur l'axe des y et la distance de l'étoile sur l'axe des x. Lorsque l'excentricité atteint un (en haut de l'axe des y), l'objet est soit envoyé à l'extérieur du système solaire, soit suffisamment proche du soleil pour se vaporiser. système solaire d'une manière ou d'une autre.

Il y a, bien sûr, d'autres facteurs, pour la plupart inconnus, comme la quantité de matière susceptible d'être disponible pour la formation de la planète lorsqu'un nuage de matière se forme en un système solaire. Notre soleil, par exemple, représente quelque chose comme 99,8% de la masse du système solaire avec seulement 0,2% constituant toutes les autres choses, mais je ne sais pas et je pense que personne ne sait si ce 0,2% est standard, supérieur ou inférieur à la moyenne, et comment les étoiles plus grosses peuvent avoir des ratios différents de ceux plus petits, ou quelle quantité de matière qui est soufflée par une étoile dans sa jeune vie est capturée par son orbite, formant des planètes.

Il est tout à fait possible que plus de matériau planétaire puisse conduire à des planètes plus grandes mais moins nombreuses, car les planètes plus grandes ont tendance à balayer une zone plus grande où moins de matériau planétaire sur la même zone pourrait en fait vous donner plus de planètes plus petites, mais combien de planètes sont susceptibles de se former dans un système stellaire moyen, basé sur la taille de l'étoile, je pense que personne ne le sait. Mais les prédictions peuvent être modélisées sur ce qui se passe après la formation des planètes.

Ce que Kepler peut nous dire :

La plupart des étoiles naines rouges ont des planètes et au moins 25 % ont des planètes dans leur zone habitable. La source. (Les naines rouges sont les planètes les plus faciles à regarder et à rechercher des étoiles).

De l'article :

Les nouvelles découvertes impliquent que pratiquement toutes les naines rouges de la Voie lactée ont des planètes, et au moins 25% de ces étoiles dans le voisinage du soleil hébergent des "super-Terres" habitables, ont déclaré les chercheurs.

Un simple (2-5 intérieur, 3-5 extérieur) ne le coupera pas si vous recherchez la précision, mais vous pourrez peut-être exécuter certains modèles, en fonction de combien vous décidez (au hasard) que les géantes gazeuses se déplacent autour et combien de matériel vous donnez au hasard aux planètes. Les planètes plus lourdes auraient besoin de plus d'espace autour d'elles.

Quant à l'exploitation minière. Vénus serait un cauchemar - trop acide. Je pense que les mondes aquatiques seraient terribles. Aucune plate-forme solide sur laquelle s'appuyer. Les mondes de glace ne sont pas non plus géniaux. Les planètes avec une activité volcanique passée seraient idéales et les planètes plus petites sont probablement les meilleures, car la majeure partie de l'énergie de l'exploitation minière sert probablement à soulever le matériau dans l'espace, et non à la partie minière. Les planètes plus petites pourraient plus facilement construire un ascenseur spatial. Mars (volcans), peut-être que Mercure serait probablement les meilleures planètes minières de notre système solaire, à moins que vous ne cherchiez du 3-HE, auquel cas, je regarderais les géantes gazeuses. La lune est (je pense) un endroit terrible pour extraire le 3-HE, il y en a si peu, mais l'avantage de la Lune est qu'elle est proche.

Cela dit, je chercherais simplement 6 ou 8 systèmes solaires assez bien étudiés et je construisais sur cette base, j'ajouterais un peu de bon sens, comme un Jupiter chaud supprimerait la moitié des planètes plus petites, et j'irais avec ça, car il n'y a connaissances sur les scénarios et les probabilités les plus probables.

Trop long? / trop de suppositions ?. Je pense beaucoup aux exoplanètes. C'est une de mes matières préférées. J'attends avec impatience le lancement du télescope James Webb.


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