답변:
다소 안정된 구성이 존재하는데, 이는 장기적으로 안정적이고 임의로 많은 바디를 포함한다. 예를 들면, 고려 세트 원형으로 동일한 질량의 이동기구 m 제약 따르는, m N « M을 , M은 별의 질량이다. 너무 오래 같이 m N « M , 몸은 별의 중력 분야에서 지배적으로 이동하고, 따라서 장기간에 걸쳐 안정적으로 움직이고있다. 그러나, N 은 임의적이므로, 총 질량이 작을 경우, 행성의 수에는 상한이 없다고 결론 내린다.
보다 물리적 인 예는 원형 행성 원반 또는 주어진 원반의 임의의 행성계 (반드시 원형 일 필요 는 없음)의 한계 인 부착 원 반일 것이다. 더 물리적 인 예는 소행성 벨트로, 대략 안정된 궤도에 많은 수의 몸체로 구성됩니다. 마지막으로, 행성 형성 과정에서 별은 자갈과 소행성 세트로 둘러싸여있을 때 여러 단계의 궤도 (대략 10 5 )에서 구조를 일정하게 유지하는 단계를 거치게됩니다 . 그리고 이것들은 모두 행성 같은 시스템의 실제적인 예입니다.
제한은 중앙 별의 크기와 시스템의 행성 위치 및 크기에 따라 다릅니다.
실제로 한계는 궤도 속도가> 0 인 영역 내에 맞출 수있는 행성의 수입니다. 그 거리에 도달하면 더 이상 궤도를 돌 수 없습니다. 행성을 추가하면 질량 자체가 추가되어 더 멀리 이동할 수 있습니다. 따라서 이론적으로이 한계를 계속 밀고 더 많은 행성을 영원히 붙일 수 있습니다 (행성으로 간주하는 것에 따라).
문제는 안정적인 궤도를 가지고 더 많이 온다. 시스템에 추가하는 각 행성은 나머지 시스템에 영향을 미치며 궤도가 더 이상 안정적이지 않을 수 있습니다. 또한 행성을 추가하면 추가 질량으로 인해 더 많은 행성이 더 넓어 질 수 있지만 안정적인 궤도가 더 복잡한 지 알아낼 수 있습니다 ( https://en.wikipedia.org/wiki/N-body_problem ).
몇 가지 기본 사항부터 시작하겠습니다. 계속하기 전에 이는 기준 기반 답변입니다.
짧은 대답 : 30. (괜찮아 들리지만 내 말을 들어보십시오). 그것은 행성 정의와 장기적으로 안정적인 궤도의 상한, 상한, 곤조, 바나나 한계에 관한 것입니다. 나는 30이 너무 불가능 해 보이기 때문에 25를 상한으로 말하고 싶습니다.
문제의 요점은 별과 원형 행성 원반이 가능한 최대 행성 수를 형성 할 가능성이 없다는 것입니다. 중력은 더 큰 물체 주위에 모이는 경향이 있습니다. 행성의 섭동과 이동은 가능한 최대의 안정된 수에 도달 할 수는 없지만, "정확한"형성과 일부 행성 포획의 운으로 약 30의 야구장 추정치에 도달했습니다.
긴 대답 : 궤도 경로를 지우고 서로의 궤도를 넘지 않는다는 정의로 안정된 행성 궤도에 대해서만 이야기한다고 가정 해 봅시다. 이것은 트로이 행성을 제거하고 제거하지는 않지만 더 큰 궤도 범위에 걸쳐 있기 때문에 타원형 궤도가 문제가됩니다.
그리고 행성 크기 일 수 있는 큰 행성 행성과 다른 행성의 궤도를 가로 지르는 행성 크기의 난쟁이 행성을 모두 제거합니다. 우리는 궤도를 지배하는 행성 정의 행성만을 세고 있습니다.
또한 이진 또는 삼항 시스템을 제거하고 단일 별 시스템 만 사용할 수 있지만 원하는 경우 별에는 경계선 갈색 왜 성인 매우 거대한 행성이있을 수 있습니다.
태양계를 지침으로 사용하고 위의 천체 기사에서 인용 한 내용 :
약 380 억년 전, 후기 대 폭격으로 알려진 이후 태양계 내부의 대부분의 천체는 태양계에서 Oort 구름과 같은 먼 편심 궤도로 완전히 방출되었다고 생각된다. 거대한 행성의 규칙적인 중력 덩어리로 인해 더 큰 물체와 충돌했습니다.
젊은 태양계는 수백 개의 큰 평면을 가질 수 있기 때문에 시간 제한을 설정하고 싶습니다. 약 7 억 년 전 우리 태양계는 대부분 현재 알려진 행성 인 8 개, 아마도 9 개로 정착했습니다 .
더 큰 별은 아마도 9보다 큰 거래의 가능성을 가지고있을 것입니다. 그러나 만약 원반 행성 원반이 안정적이고 반영구적 인 궤도를 가진 행성으로 활동하기 위해 7 억 년이 걸리면 (주거나 가져가는 경우), 별의 크기.
40 태양 질량 별은 초신성이되기 전에 수명이 백만 년 정도입니다. 행성 시스템이 형성 되기에는 너무 짧은 수명입니다. 10 태양 질량 별조차도 3 천만 년 정도 지속됩니다. 다시, 너무 짧습니다.
4 태양 질량 별은 태양보다 약 30 배 짧은 수명을 가지고 있습니다 ( 2.5 전력 규칙을 사용하면 3 전력 규칙으로도 볼 수 있지만이 모든 것은 꽤 야구장입니다. 포인트는 4 태양 질량을 가진 별입니다. 행성계의 경우 4 억 년 미만, 5 억 개의 태양, 2 억 년의 적은 시간, 그것은 행성계가 관련성을 갖기위한 최소 시간이라고 부르는 것과 거의 비슷합니다. 태양의 질량의 4 배인 별의 낭만적 인 개념은 100 개의 행성이 공상 과학 소설을 만들 수 있지만 현실적이지는 않습니다.
고려해야 할 두 번째 요소는 행성 잔해 장의 질량과 크기입니다. 우리 태양은 태양계 질량의 약 99.8 %이며 태양계 질량의 0.2 %는 모든 행성과 다른 물질을 형성합니다. 원래 파편 분야에 더 많은 질량이 있었을 것인데, 그 중 일부는 불량 행성, 불량 혜성 및 소행성으로 소실되었으므로 원래 행성 파편 분야는 더 높았지만 그다지 높지는 않았습니다. 큰 물체는 작은 물체를 캐스트 할 수 있습니다. 남은 잔해에 대한 잔해 손실 비율은 그다지 높지 않아야합니다. (아는 사람이 있으면 언제든지 의견을 게시하십시오).
성형 태양계에서 질량의 가장 높은 비율은 계산하기 어렵고, 나선형 물질 디스크로 붕괴되는 파편 필드의 총 각 운동량에 의존하지만 질량의 %가 너무 높아지는 것은 불가능합니다. 1 % -3 %가 상한에있을 수 있습니다. 우리가 행성 디스크에있는 4 개의 태양 질량 별의 질량의 3 %를 가지고 있다면, 그것은 지구 질량이 약 4 만 개 또는 목성 질량이 약 125 개인 것입니다. 그것은 분명히 야구장 일 수도 있고 아마도 야구장 일 수도 있지만 우리가 얼마나 많은 일을 해야하는지 이해하는 데 도움이됩니다.
파편 필드의 크기도 중요합니다. 이 기사에 따르면 , 지금까지 관찰 된 가장 큰 파편 분야는 직경이 약 1,000 AU (반경 500 AU)이며 파편 필드 질량은 약 3.1 + = .6 목성 질량이며 아마도 우리 태양보다 덜 중심적인 별이 있습니다. 그러한 시스템이 500 AU까지 행성을 형성 할 수 있는지 여부는 말하기가 어렵지만, 가장 바깥 쪽 행성은 관측 된 가장자리가 아니라 그 찌꺼기 장 내부에서 편안하게 형성 될 것이라고 생각합니다.
행성 형성은 혼란스러운 혼란이라는 것을 지적 할 가치가 있습니다. 어린 원형 행성 원반, 특히 약 125 개의 목성에 달하는 물질을 가진 원반은 100 개의 행성 크기의 물체를 형성 초기에 쉽게 형성 할 수 있지만, 그렇게 많은 것은 유지하지 못할 것입니다.
행성은 서로의 궤도를 교란 시키며 공간이 필요합니다. 당신은 우리의 달을 형성 한 컬렉션과 같은 충돌을 겪을 것이고 더 큰 행성은 어떤 방식 으로든 작은 행성을 보낼 수 있습니다. 100 개의 행성을 유지할 수있는 시스템은 없습니다. 너무 많고 너무 불안정합니다. 대부분 안정적인 구성에 도달하면 훨씬 적습니다.
예를 들어 목성은 우리 태양계가 어렸을 때 태양쪽으로 이동 한 것으로 여겨지며, II 형 이동 이라고 불리는 바깥쪽으로 이동했습니다 . 많은 행성을 원한다면 목성 마이그레이션이 좋고 나쁩니다. 목성의 이동은 화성과 목성 사이에 행성이없고 빈 공간이없는 이유와 화성이 너무 작은 이유라고 생각됩니다. 목성의 이동은 천왕성, 해왕성을 현재의 먼 궤도로 보내었을 수도있다. 따라서 거대한 가스 이동은 행성을 움직일 수 있지만, 태양계 밖으로 완전히 쫓아 낼 수도있다. 가스 거인이 클수록 작은 행성에 더 큰 킥을 줄 수 있습니다.
매우 큰 행성은 더 많은 수의 행성을 원할 경우 나쁘다. 행성 디스크에 많은 잔해가 있으면 매우 큰 행성이 형성되어 더 많은 잔해가 항상 좋은 것은 아닙니다. 아마도 당신이 원하는 것은 더 크고 더 넓은 디스크입니다. 초대형 행성은 얻지 못하지만 젊은 행성을 바깥쪽으로 밀어 더 먼 거리에서 더 많은 행성을 만들 수 있습니다. 행성은 아주 먼 거리에서 형성 될 것 같지 않지만, 더 큰 행성에 의해 먼 궤도에 던져 질 수 있습니다. 형성 초기에 여러 개의 행성을 바깥쪽으로 던지면 태양계의 총 행성 수가 증가 할 수 있습니다.
행성들이 서로 얼마나 가까이있을 수 있습니까?
행성들은 서로 너무 가까이있는 것을 좋아하지 않습니다. 우리는 작은 행성을 잘 볼 수 없지만 케플러의 관측에 따르면 매우 가까운 행성은 드물다는 것을 알 수 있습니다. 그들이 너무 가까워지면 궤도 불안정성이 있습니다. 지구와 금성은 지구에서 태양과의 거리가 비너스의 1.38 배인 배수로 가장 가까운 행성입니다. 이 짧은 기사 에서 행성 사이의 거리는 1.4에서 1.8 배의 배수가 제안됩니다. exo-solar-system의 관측은 가장 가까운 관측 된 이웃의 1.4 배에 가까운 행성이 거의 없음을 발견하므로 전체 시스템의 경우 1.4에서 1.8의 배수가 평균에 가까운 것으로 보입니다.
Trappist 1 과 같은 작은 별 주위의 행성은 서로 매우 가까이 다가 가서 가장 가까운 이웃에서 달 크기의 달에 대해 나타날 수있을 정도로 가까이있을 수 있습니다. 공명과 아주 가까운 궤도 행성에서도 평균 1.4 배 이상입니다. 1.31 거리 배수에 해당하는 3/2 궤도 공진의 행성이며, 이러한 공명은 작은 별 주위의 근거리에서만 가능한 대화식 조력에 의존합니다.
케플러 36 은 궤도 공명이 7 : 6 인 두 개의 매우 가까운 행성을 가진 홀수이지만 가까운 행성에서 태양계 전체를 만드는 것은 엄청나게 불가능합니다. 내 추정의 핵심 기준은 1.4 거리 배수이며, 아마도 전체 시스템에서 보수적 일 것입니다.
가장 가까운 행성이 별과 얼마나 가까이있을 수 있습니까?
4 태양 질량 별의 열은 매우 가까운 행성에서 문제입니다. 4 태양 질량 별 (생명에 따른 광도가 변화하는 동안)은 태양보다 100 배 이상 더 밝기 때문에 가장 안쪽의 암석 행성은 아마도 수성이 태양으로부터 약 10 배 거리에서 시작해야합니다. 그것보다 훨씬 더 가깝고 행성은 기화 될 위험에 처할 것입니다. 따라서 4 태양 질량 별의 경우 3 AU가 좋은 출발점이 될 수 있습니다. 1.4 AU를 3 AU 시작점에 적용합니다. 뜨거운 목성은 그것보다 더 가까이 살아남을 수 있지만, 뜨거운 목성은 그 가까이에서 형성 될 수 없었기 때문에, 아마도 가장 많은 행성들의 목표를 위해 너무 많은 이주가 필요할 것입니다.
우리가 3AU에서 시작해서 1.4 거리의 배수를한다면, 우리의 태양 질량 별은 1 광년 미만의 궤도에서 30 개의 행성을 가질 수 있고, 2 광년 내에 32 개의 행성을 가질 수 있습니다. 최소한 1.4 배수를 사용하여 거리를 두 배로 늘려서 많이 추가하십시오.
다음의 명백한 질문은 아마도 1.4 배수가 더 이상 먼 거리에 적용되지 않을 수도 있지만 행성은 궤도를 효과적으로 없애고 해왕성과 같이 소행성과 혜성에 영향을 미치기 위해 상당히 커질 필요가 있다는 것입니다. 그리고 행성 9는 거리가 증가함에 따라 수은 크기의 행성을 가질 수 없으며 행성으로 정의 할 수 없으며 거리가 증가함에 따라 행성의 중력 효과는 일관되게 유지되므로 1.4 다중 규칙은 여전히 아주 먼 궤도에서도 적용됩니다.
예를 들어, 수은은 그것이 존재하는 행성이 될만큼 충분히 방대하지만, 만약 그것이 해왕성을 지나갔다면 아마도 그것이 너무 작아서 궤도를 뚫을 수 없을 것입니다. 여기에 이것을 자세히 설명 하는 질문이 있습니다. Pluto가 15-20 배 더 무겁다면, 필요한 최소 질량이고 Neptune의 궤도를 가로 지르지 않았다고 가정하면 이론적 목표에는 여전히 10 억이 필요하다는 문제가 발생합니다 몇 년 동안 궤도를 비우고 그것은 우리 스타의 수명의 두 배 이상이며 필요한 최소 크기는 더 먼 거리에서 커집니다.
따라서 우리가 1 년 계획안을 사용한다면, 1 광년 거리에서 4 태양 질량 별 주위를 공전하는 물체의 궤도주기는 약 8 백만 년이며 궤도 속도는 약 .23 km / s이며 최소한 몇 개의 지구 궤도를 뚫기 위해 필요한 최소 질량을 가지고 있어야합니다. 비교를 위해 행성 9는 10,000에서 20,000 년 사이의 궤도주기와 .5-.7 km / s 범위의 궤도 속도 및 약 600-800 AU 또는 약 1/90의 반 장축을 갖는 것으로 생각됩니다 광년의. 이 숫자는 모두 야구장이며 비교를 위해 게시되었습니다. 그러나 그것은 매우 먼 궤도에서 행성을 인식하는데 어려움을 지적합니다.
그리고 행성이 그 먼 거리를 가지려면, 아마도 큰 II 행성의 이주를 겪고 있거나 아마도 지나가는 별에서 붙잡힌 더 큰 행성에 의해 던져 져야 할 것입니다. 아마 행성의 수를 최대화하기 위해 둘 다 원할 것입니다. 매우 먼 행성을 가진 별은 너무 가까이 지나가는 근처의 별에서 행성 및 / 또는 잔해물을 포착하는 데 효과적 일 수 있습니다 .
두 경우 모두, 행성이 아주 멀리 쫓겨나거나 또는 캡처 된 행성은 초기에 매우 편심 한 궤도를 가질 것이고, 그러한 행성이 원형 화하기 위해서는 약간의 시간이 소요될 것입니다. 다른 행성과 교차하는 경우 행성 기준을 충족하지 않습니다.
다시, 우리 태양계를 모델로 사용하면, 외계 행성, 천왕성, 해왕성 및 행성 9 (존재하는 경우)는 모두 현재의 위치보다 태양에 더 가깝게 형성되어 바깥쪽으로 이동 한 것으로 생각됩니다. 목성.
큰 별은 궤도에 100 개 이상의 수은 또는 지구 크기의 물체를 가질 수 있지만, 행성 기준을 충족하는 많은 수의 가까이에있는 곳은 없습니다. 30이 그것을 추진하고 있습니다.
불량 여부에 관계없이 행성을 캡처하거나 작은 별에서 행성을 캡처하는 것은 확실히 가능합니다. 3 체 역학은 행성 포획을 가능하게하지만, 행성의 기준에 맞지 않는 다른 궤도를 가로 지르는 편심과 궤도 문제는 여전히 남아 있습니다. 해당 표준 궤도 기준 또는 행성을 무시하면 숫자가 올라갑니다.
따라서 큰 별 (4 태양 질량)의 가장 안쪽 행성 (3 AU) 가장 바깥 쪽 (1 광년-약간의 스트레치)과 거리 배수 (1.4-아마도 낮은 쪽)에 대한 기준을 사용합니다. 4 개의 태양 질량 별은 최대 30 개의 행성을 가질 수 있습니다. 다른 기준을 사용하면 다른 숫자를 얻지 만 관대 한 측면에서 꽤 좋은 상위 벤치 마크라고 생각합니다. 그러한 시스템은 왜 소행성 기준을 충족시키는 훨씬 더 많은 물체를 가질 수 있으며, 그중 일부는 심지어 행성 크기라고 생각하는 것조차 포함하지만 완전한 행성 기준을 충족 하면 30은 꽤 좋은 곤조 상한으로 보입니다.
별을 작게하면 흥미로운 일이 발생합니다. 만약 우리가 별을 4 개 대신에 2 개의 태양 덩어리로 만들고 가장 바깥 쪽 행성을 1 광년이 아닌 역 제곱 법 또는 .707 광년에 둔다면. 2 태양 질량 행성은 태양보다 12-16 배, 4 태양 질량 별보다 12-16 배 덜 밝습니다. 따라서 기화되지 않는 가장 바깥 쪽 행성은 이제 3AU가 아니라 약 1AU입니다. 지구의 안쪽 부분은 바깥 쪽에서 3 배 더 가깝고 1.4 배 가까이 가깝기 때문에 2 태양 질량 별은 아마도 4 태양 질량 별보다 더 많은 행성을 보유 할 수 있습니다. 평균적으로 많은 수를 포착하지는 않지만 2 태양 질량 별에 대해 동일한 기준을 32 또는 33으로 사용하고 별이 작아짐에 따라 계속 증가하는 상한은 계속 올라갑니다.
동시에 별이 작아짐에 따라 행성 잔해 장의 상단 질량도 작아지고 행성을 포착하는 능력이 떨어 지므로 작은 별은 대부분의 행성에 대한 좋은 후보는 아니지만 흥미롭게도 작은 별은 아닙니다 더 작은 원형 행성 디스크는 여전히 평균적으로 더 큰 이웃만큼 많은 행성을 가질 수 있습니다. James Webb가 살펴보기 시작할 때 이에 대한 답변을 얻을 수 있습니다.
분명히 당신이 모든 기준을 가지고 있지 않고 가장 가까운 은하 또는 거대한 물체에서 수백만 광년의 별을 가지고 있다면, 더 많은 행성으로 무언가를 디자인 할 수는 있지만, 은하 내에서 형성을 생각하고 있습니다. 포획과 구성 중 올바른 상황은 행성 수를 최대화하는 데 중요한 역할을합니다. 다른 별들과 멀리 떨어져있는 별은 어떤 행성도 포착 할 수 없을 것입니다.
너무 답이 너무 길거나 너무 오래 걸리지 않기를 바랍니다. 내일 오타가 있는지 확인해 볼게요. (늦게 킨다).