ขอบเขตบนของจำนวนดาวที่มีปฏิสัมพันธ์ที่เสถียรในระบบดาวคืออะไร?
ฉันจำได้ดีว่าได้อ่านบทความในบทความว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะมีระบบดาวที่มีเสถียรภาพตั้งแต่ 4 ดวงขึ้นไป บทความนี้อ้างเหตุผลในการกล่าวถึงความซับซ้อนของระบบดังกล่าวในแง่ของมวลความเร็วและระยะทางที่จะคงที่ ยิ่งไปกว่านั้นฉันคิดว่ามีการหดตัวที่เกี่ยวข้องกับจักรวาล 3 มิติของเราเว้นแต่ฉันจะสับสนกับบทความอื่นเกี่ยวกับสาเหตุที่ระบบสุริยะไม่สามารถก่อตัวเป็น 4 มิติได้ ... ฉันจำไม่ได้ว่าอ่านบทความที่ไหน
และตั้งแต่นั้นมาฉันคิดว่าไม่มีระบบดาวที่มีดาวมากกว่า 3 ดวงและความเชื่อนั้นถูกบังคับใช้กับภาพยนตร์เรื่อง Contact เมื่อโจดี้ฟอสเตอร์เดินทางผ่านอวกาศและพบกับระบบดาวสี่ดวง ช่างเป็นโอกาสที่ดีสำหรับภาพยนตร์ที่จะอ้างว่ามีบางสิ่งที่แปลกใหม่ใช่ไหม?
เมื่อเร็ว ๆ นี้มีปัญหาจุกจิกเกี่ยวกับระบบ six-tuple TIC 168789840 ดังนั้นฉันจึงล้าหลังในข่าวดาราศาสตร์มากหรือฉันสับสนคำว่าระบบดาวและระบบสุริยะในบทความที่ฉันอ่าน ...
นี่คือบทความเกี่ยวกับระบบดังกล่าว
คำตอบ
ไม่มีขอบเขตบนที่แท้จริง คุณสามารถโต้แย้งได้ว่ากาแลคซีเป็นระบบดาวหลายดวงขนาดใหญ่มีดาวหลายแสนล้านดวง กาแลคซีตามธรรมชาติไม่มีความเสถียรอย่างสมบูรณ์แบบ (สุ่มพบดาวที่พุ่งออกมาในช่วงเวลาที่ยาวนานมาก) แต่เราสามารถสร้างระบบที่เสถียรได้โดยการใช้ไบนารีที่มีมวลใกล้เคียงกันหลายคู่แล้ววางไว้ในวงโคจรวงกลมระยะไกลรอบ ๆ กัน จากนั้นสามารถทำซ้ำได้เรื่อย ๆ โดยใช้$2^n$ ดวงดาวก่อตัวเป็นระบบที่กว้างใหญ่
ในทางปฏิบัติระบบที่เรียบร้อยดังกล่าวไม่น่าจะก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติ ( 4 ระดับดูเหมือนจะเป็นระดับสูงสุดที่สังเกตได้และมักเกี่ยวข้องกับมวลที่ไม่เท่ากันมาก) และระบบที่กว้างมากจะพบดาวดวงอื่นบ่อยพอที่จะไม่เสถียร ความเยื้องศูนย์กลางมักจะมีรูปสามเหลี่ยม$f(e)=2e$การกระจายความร้อนทำให้สิ่งต่าง ๆ มีความเสถียรน้อยลง ดู(Duchêne & Kraus 2013)สำหรับสถิติเพิ่มเติม
(นอกเหนือจากนั้นJaron Lanier และ Piet Hut ได้แนะนำให้สร้างระบบลำดับชั้นที่กว้างใหญ่เช่นนี้เพื่อเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนว่ามีชีวิตที่ชาญฉลาดอยู่)
สามหรือไม่ผูกขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของคุณ
ระบบสามดาวจะเป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่มีความเสถียรของ n-body : ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่มีอำนาจเหนือระบบดาวดวงเล็กที่โคจรรอบมันและดาวที่มีขนาดเล็กมาก (เช่นดาวแคระแดง) ใน L4 ของดาวที่เล็กกว่าหรือ จุด L5
ในกรณีที่ไม่ถูกผูกไว้คุณมีดาวสองดวงที่โคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลร่วมกัน (ระบบสองตัวที่เสถียร) จากนั้นคุณตั้งสองคู่ดังกล่าวโคจรรอบกันและกัน ; ถ้าพวกมันอยู่ห่างกันพอสมควรแต่ละคู่จะทำหน้าที่ด้วยความโน้มถ่วงราวกับว่ามันเป็นร่างเดียว คุณสามารถวางคู่ซ้อนคู่และคู่ของคู่อื่น ๆ ไปเรื่อย ๆ จนกว่าคุณจะหมดพื้นที่ในจักรวาลสำหรับพวกเขา
คำตอบสั้น ๆ :
ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ในระบบที่รู้จักคือเจ็ดดวงและแปดดวงดูเหมือนว่าจะเป็นค่าสูงสุดตามทฤษฎี แต่เป็นไปได้ว่าในสถานการณ์ที่รุนแรงระบบที่เสถียรซึ่งมีดาวมากกว่าเจ็ดดวงอาจเป็นไปได้ในทางทฤษฎี
Long Asnwer:
ส่วนที่หนึ่งในสี่: ระบบดาวที่เสถียรเป็นแบบลำดับชั้น
ในระบบดาวที่มีเสถียรภาพวงโคจรของดาวแต่ละดวงและดาวคู่นั้นจะเรียงตามลำดับชั้น
ดู: https://en.wikipedia.org/wiki/Star_system#Hierarchical_systems[1]
ดาวสองดวงในคู่จะโคจรมาใกล้กันมากกว่าคู่อื่น ๆ หรือดาวเดี่ยว ดาวเคราะห์หรือดาวดวงหนึ่งหรือดาวคู่จะต้องโคจรรอบดาวฤกษ์คู่หนึ่งในระยะห่างอย่างน้อยสองสามครั้งโดยแยกจากกันเพื่อให้มีวงโคจรที่มั่นคง นั่นคือเหตุผลสำหรับประเภทวงโคจรตามลำดับชั้นที่กล่าวถึงในบทความ
ส่วนที่สอง: ระบบสุริยะขั้นสูงสุดและขีด จำกัด
มีหยดน้ำโดยนักดาราศาสตร์ฌอนเรย์มอนด์เรียกว่า PlanetPlanet โดยมีส่วนที่เรียกว่า The Ultimate Solar System ซึ่งเรย์มอนด์ออกแบบระบบสุริยะในจินตนาการที่เป็นไปได้เป้าหมายที่จะเป็นระบบที่มีจำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้แม้ว่าในทางสถิติจะหายากมากและไม่น่าจะเป็นไปได้ .
https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/[2]
ดังนั้นเรย์มอนด์จึงพยายามใส่ดาวเคราะห์จำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายในเขตที่อยู่อาศัยของดาวฤกษ์ดวงเดียว เขาลองใช้ระบบโทรจันโดยมีดาวเคราะห์สองหรือสามดวงที่ใช้วงโคจรร่วมกัน เขาพยายามวางดาวเคราะห์ยักษ์ไว้ในเขตที่อยู่อาศัยของดาวดวงหนึ่งโดยมีดวงจันทร์ยักษ์หลายดวงที่มีขนาดใหญ่พอที่จะอยู่อาศัยได้โดยโคจรรอบดาวเคราะห์ยักษ์แต่ละดวง
จากนั้นเขาก็พยายามประกอบดาวต่างๆเข้ามาในระบบมากขึ้นโดยแต่ละดวงจะมีดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ให้ได้มากที่สุด
ใน "ตอนที่ 6: ระบบที่มีดวงดาวมากมาย" เขาออกแบบ Masterpice ของเขาระบบที่มีดาว 16 ดวงเรียงตามลำดับชั้นของดาวคู่ 8 ดวงที่เรียงกันเป็นสี่ดวงเรียงกันเป็นดาวแปดดวงและทั้งหมด 384 ถึง 576 โลกที่อาศัย
และในโพสต์ถัดไป "โศกนาฏกรรมครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของจักรวาล" เขาอธิบายว่าระบบสุริยะดังกล่าวจะถูกฉีกขาดได้อย่างไรและโลกที่อาศัยอยู่ได้เกือบทั้งหมดจะชนกับดาวเคราะห์ดวงอื่นตกลงไปในดาวดวงหนึ่งหรือถูกขับออกไปใน ความเย็นของอวกาศระหว่างดวงดาว
ระบบดาว 8 สองดวงที่สร้างระบบดาว 16 ดวงจะต้องเว้นระยะห่างกันมากจนเกินกำลังของกาแลคซีและแรงโน้มถ่วงของระบบดาวที่ผ่านไปจะทำให้วงโคจรของพวกมันเกือบจะเป็นวงรีมากขึ้นเรื่อย ๆ ผลกระทบนี้จะไหลลงไปที่ระบบดาวทั้งสี่และดาวคู่และในที่สุดการโคจรของดาวเคราะห์ทั้งหมดก็จะหยุดชะงัก
นี่คือลิงค์ไปยังบทความในหัวข้อ:
https://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130106145751.htm[3]
ดังนั้นหากถูกต้องระบบที่มีลำดับชั้นสี่ระดับและมีดาวมากที่สุดแปดดวงก็ดูเหมือนจะเป็นขีด จำกัด
และแท้ที่จริงแล้วระบบที่เป็นที่รู้จักทั้งสองระบบที่มีดาวมากที่สุดเชื่อกันว่าเป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่มีดาว 7 ดวงคือ Nu scorpii และ aR Cassiopeiae
https://en.wikipedia.org/wiki/Nu_Scorpii[4]
https://en.wikipedia.org/wiki/AR_Cassiopeiae[5]
ส่วนที่สาม: eExceptions ที่เป็นไปได้
ฉันขอแนะนำว่าหากระบบดาวฤกษ์อยู่ตามลำพังในจักรวาลหรืออย่างน้อยก็ลอยอยู่ในอวกาศหลายร้อยหรือหลายพันปีแสงหรือพาร์เซกจากดาวดวงอื่นที่ใกล้ที่สุดระบบที่มีดาวมากกว่าแปดดวงควรมีความเสถียรแบบไดนามิก
และเรย์มอนด์ก็เว้นระยะห่างของดวงดาวในคู่คู่พื้นฐานของระบบสุริยะขั้นสูงสุดของเขาให้ห่างกันมากพอที่ดาวแต่ละดวงจะมีดาวเคราะห์ในเขตที่อยู่ แต่ถ้าดวงดาวในแต่ละคู่มีระยะห่างเพียงเศษเสี้ยวใกล้เกินไปที่จะมีดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์แต่ละดวงดาวทั้งสองชุดจากแปดดวงก็อาจโคจรเข้าใกล้กันมากขึ้นซึ่งอาจใกล้มากพอที่จะหลีกเลี่ยงการหยุดชะงัก
ดังนั้นหากไม่จำเป็นต้องให้ดาวคู่นั้นมีระยะห่างกันมากพอที่จะมีระบบแพลนทารีระบบดาวทั้ง 16 ดวงอาจแน่นพอที่จะหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักและมีวงโคจรที่มั่นคง แน่นอนว่าระบบสุริยะอันกว้างใหญ่ที่ไม่มีดาวเคราะห์ใด ๆ ดูเหมือนจะเป็นขยะสำหรับแฟนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่มันอาจเป็นไปได้ทางกายภาพ
ส่วนที่สี่: วงแหวนแห่งดวงดาว
อย่างไรก็ตามมีวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่ระบบดาวจะมีดาวมากกว่าเจ็ดดวงในวงโคจรที่มั่นคง
"สุดยอดระบบสุริยะวิศวกรรม"
https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/[6]
มีดาวฤกษ์ที่มีวงแหวนของดาวเคราะห์ที่อยู่ในวงโคจรเดียวกัน จริงๆแล้ววงแหวนของดาวเคราะห์หลายวงในเขตที่อยู่อาศัยของดวงดาว Raymond กล่าวว่าวัตถุทางดาราศาสตร์ระหว่าง 7 ถึง 42 ชิ้นสามารถแบ่งปันวงโคจรที่มั่นคงได้หากมีมวลเท่ากันและมีระยะห่างเท่ากันตามวงโคจร การจัดเตรียมที่อาจจะต้องสร้างขึ้นโดยการทำตัวให้เป็นพลเมืองขั้นสูงแทนที่จะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
แหล่งที่มาของเขาคือบทความนี้:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract[7]
และในโพสต์อื่น: "ระบบสุริยะล้านโลก"
https://planetplanet.net/2018/06/01/the-million-earth-solar-system/[8]
เรย์มอนด์ออกแบบระบบสมมุติฐานที่มีหลุมดำขนาดยักษ์ซึ่งมีมวลหนึ่งล้านเท่าของดวงอาทิตย์และมีวงแหวนของดวงดาวอยู่รอบ ๆ ในเวอร์ชันหนึ่งคือวงแหวนของดาว 9 ดวงและวงแหวนของดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้หลายวงโคจรรอบหลุมดำนอกวงแหวนแห่งดวงดาว ในอีกเวอร์ชันหนึ่งคือวงแหวน 36 ดวงและวงแหวนของดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้หลายวงโคจรรอบหลุมดำภายในวงแหวนแห่งดวงดาว
ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้วรูหลังมวลมหาศาลอาจโคจรโดยวงแหวนของดาวฤกษ์มวลปกติหนึ่งวงขึ้นไปวงแหวนแต่ละวงมี 7 ถึง 42 ดวง
นอกเหนือจากความเป็นไปได้ในทางทฤษฎีแล้วฉันคิดว่าอาจเป็นดาว 8 ดวงที่เป็นไปได้มากที่สุดในระบบดาวที่ก่อตัวตามธรรมชาติที่มีความเสถียรในระยะยาว