¿Cuál es el límite superior del número de estrellas interactivas estables en un sistema estelar?
Recuerdo muy bien haber leído en un artículo que es imposible tener un sistema estelar estable de 4 o más estrellas. El artículo justificó su afirmación discutiendo sobre la complejidad que tendrían tales sistemas en términos de masa, velocidad y distancia para ser estables. Además, creo que hubo una constricción relacionada con nuestro universo tridimensional, a menos que lo confunda con otro artículo sobre por qué los sistemas solares no pueden formarse en 4 dimensiones ... aunque no recuerdo dónde leí el artículo.
Y desde entonces pensé que no podía haber un sistema estelar con más de 3 estrellas y esa creencia se reforzó con la película Contact cuando Jody Foster viajó por el espacio y se encontró con un sistema estelar cuádruple. Qué oportunidad para que una película afirme la existencia de algo tan exótico, ¿verdad?
Recientemente ha habido un escándalo por el sistema de seis tuplas TIC 168789840. Entonces, o estoy muy atrasado en las noticias de astronomía o confundo los términos Sistema Estelar y Sistema Solar en el artículo que leí ...
Aquí un artículo sobre el sistema antes mencionado.
Respuestas
No existe un límite superior verdadero. Se podría argumentar que una galaxia es un vasto sistema de estrellas múltiples, con cientos de miles de millones de estrellas. Las galaxias naturales no son perfectamente estables (los encuentros aleatorios expulsan estrellas en escalas de tiempo muy largas), pero se pueden construir sistemas estables tomando pares de binarios de masa similar y colocándolos en una órbita circular remota uno alrededor del otro. Esto luego se puede repetir indefinidamente, con$2^n$ estrellas que forman un vasto sistema.
En la práctica, es poco probable que tales sistemas prolijos se formen naturalmente ( 4 niveles parecen ser el máximo observado y, a menudo, involucran masas muy desiguales) y sistemas muy amplios encontrarán otras estrellas con la suficiente frecuencia como para desestabilizarse. Las excentricidades tienden a tener una forma triangular.$f(e)=2e$distribución isotérmica, lo que hace que las cosas sean menos estables. Ver (Duchêne & Kraus 2013) para más estadísticas.
(Como acotación al margen, Jaron Lanier y Piet Hut han sugerido la construcción de sistemas jerárquicos tan vastos como un indicador claro de que hay vida inteligente presente).
Ya sea tres o ilimitado, según su definición.
Un sistema de tres estrellas sería una de las soluciones estables al problema de los n cuerpos : una estrella grande que domina el sistema, una estrella más pequeña orbitando alrededor de él y una estrella muy pequeña (por ejemplo, una enana roja) en la estrella más pequeña L4 o Punto L5.
En el caso ilimitado, tienes dos estrellas orbitando un centro de masa común (un sistema estable de dos cuerpos). A continuación, establece dos pares de este tipo orbitando entre sí ; si están lo suficientemente separados, cada par actúa gravitacionalmente como si fuera un solo cuerpo. Puede seguir acumulando pares de pares y pares de pares de pares, y así sucesivamente, hasta que se quede sin espacio en el Universo para ellos.
Respuesta corta:
La mayoría de estrellas en un sistema conocido son siete, y ocho parece el máximo teórico. Pero es posible que en situaciones extremas sistemas estables con más de siete estrellas sean teóricamente posibles.
Respuesta larga:
Primera parte de cuatro: Los sistemas estelares estables son jerárquicos.
En los sistemas estelares estables, las órbitas de estrellas individuales y pares de estrellas están organizadas en un orden jerárquico.
Ver: https://en.wikipedia.org/wiki/Star_system#Hierarchical_systems[1]
Las dos estrellas de un par orbitarán entre sí más de cerca que cualquier otro par o estrella individual. Un planeta o una estrella o un par de estrellas tendrá que orbitar un par de estrellas a una distancia de al menos algunas veces su separación para tener una órbita estable. Esa es la razón de los tipos de órbitas jerárquicas que se analizan en el artículo.
Segunda parte: El sistema solar definitivo y sus límites.
Hay una mancha del astrónomo Sean Raymond llamada PlanetPlanet, con una sección llamada The Ultimate Solar System, donde Raymond diseña sistemas solares imaginarios plausibles, con el objetivo de ser un sistema con el máximo número posible, aunque estadísticamente muy raro e improbable, de planetas habitables. .
https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/[2]
Así que Raymond intenta poner el mayor número posible de órbitas planetarias dentro de la zona habitable circunestelar de una sola estrella. Prueba los sistemas troyanos, con dos o tres planetas que comparten una órbita. Intenta poner planetas gigantes en la zona habitable circunestelar de una estrella, con varias lunas gigantes lo suficientemente grandes como para ser habitables orbitando cada planeta gigante.
Luego intenta ensamblar más y más estrellas en el sistema, cada una con tantos planetas habitables como sea posible.
En la "parte 6: Un sistema con muchas estrellas" diseña su masterpice, un sistema con 16 estrellas dispuestas en una jerarquía de 8 estrellas binarias dispuestas en 4 estrellas cuatenarias dispuestas en 2 estrellas octenarias y un total de 384 a 576 mundos habitables.
Y en la siguiente publicación, "La mayor tragedia en la historia del universo", describe cómo un sistema solar de este tipo se desgarraría y la mayoría de los mundos que alguna vez fueron habitables chocarían con otros planetas, caerían en una estrella o serían expulsados al frío del espacio interestelar.
Los dos sistemas de 8 estrellas que forman oup el sistema de 16 estrellas tendrían que estar tan espaciados que las fuerzas titales galácticas y la gravedad de los sistemas estelares que pasan, harían que sus órbitas, una vez casi circulares, se vuelvan cada vez más elípticas. Este efecto se filtraría a los cuatro sistemas estelares y a los pares de estrellas, y eventualmente se interrumpirían las órbitas de todos los planetas.
Aquí hay un enlace a un artículo sobre el tema:
https://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130106145751.htm[3]
Entonces, si eso es correcto, un sistema con una jerarquía de cuatro niveles y con un máximo de ocho estrellas parecería ser el límite.
Y de hecho, se cree que los dos sistemas conocidos con más estrellas son sistemas septenarios con siete estrellas, Nu scorpii y aR Cassiopeiae.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nu_Scorpii[4]
https://en.wikipedia.org/wiki/AR_Cassiopeiae[5]
Tercera parte: Posibles excepciones electrónicas.
Sugiero que si un sistema estelar estuviera solo en el universo, o al menos flotando en el espacio intergaláctico a cientos o miles de años luz o parsecs de la otra estrella más cercana, un sistema con muchas más de ocho estrellas debería ser dinámicamente estable.
Y Raymond separó las estrellas en cada par binario básico de su último sistema solar lo suficientemente lejos como para que cada estrella pudiera tener planetas en su zona habitable. Pero si las estrellas de cada par estuvieran espaciadas una fracción tan lejos, demasiado cerca para tener planetas orbitando cada estrella, entonces los dos conjuntos de ocho estrellas también podrían orbitarse entre sí mucho más cerca, quizás lo suficientemente cerca para evitar interrupciones.
Entonces, si no se requiere que los pares de estrellas estén lo suficientemente espaciados como para tener sistemas de plantaciones, todo el sistema de 16 estrellas podría ser lo suficientemente estrecho como para evitar interrupciones y tener órbitas estables. Por supuesto, un sistema solar tan vasto sin planetas parecería un desperdicio para los fanáticos de la ciencia ficción, pero podría ser físicamente posible.
Cuarta parte: Anillos de estrellas.
Sin embargo, hay una forma en que es teóricamente posible físicamente que un sistema estelar tenga más de siete estrellas en órbitas estables.
"El último sistema solar diseñado"
https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/[6]
presenta una estrella con un anillo de planetas que comparten la misma órbita. En realidad, varios anillos de planetas en la zona habitable de las estrellas. Raymond dice que entre 7 y 42 objetos astronómicos pueden compartir una órbita estable si tienen la misma masa y están igualmente espaciados a lo largo de la órbita. Un arreglo que probablemente tendría que ser creado por una civilización súper avanzada en lugar de suceder de forma natural.
Su fuente es este artículo:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract[7]
Y en otro post: "El Sistema Solar del Millón de Tierras"
https://planetplanet.net/2018/06/01/the-million-earth-solar-system/[8]
Raymond diseña un sistema hipotético con un agujero negro gigante con un millón de veces la masa del Sol y con un anillo de estrellas a su alrededor. En una versión hay un anillo de 9 estrellas y los numerosos anillos de planetas habitables orbitan el agujero negro fuera del anillo de estrellas. En otra versión, hay un anillo de 36 estrellas y los numerosos anillos de planetas habitables orbitan el agujero negro dentro del anillo de estrellas.
Entonces, teóricamente, un agujero trasero supermasivo podría estar orbitado por uno o más anillos de estrellas de masa normal, cada anillo con 7 a 42 estrellas.
Aparte de esa posibilidad teórica, creo que probablemente 8 estrellas son lo más posible en un sistema estelar de formación natural con estabilidad a largo plazo.