¿Podría un planeta realizar órbitas en forma de ocho alrededor de dos estrellas?

Question

¿Podría un planeta realizar órbitas en forma de ocho alrededor de dos estrellas?

Estoy pensando que si las dos estrellas tuvieran la misma masa (y no se orbitaran mutuamente), entonces un planeta que fuera justo entre ellas seguiría en línea recta, sin preferencia por ninguna de las dos estrellas. Pero como las dos estrellas estarían de hecho orbitando entre sí, el sistema estaría girando y, por tanto, habría una preferencia de Coriolis por una de las estrellas. ¿Podría darse esa preferencia por alternar las estrellas?

Otra posibilidad sería que cada estrella fuera a su vez orbitada de cerca por otro planeta, que realizaría tres órbitas por cada órbita de nuestro planeta de interés. Entonces, las cosas podrían programarse de forma que en una pasada el planeta interior de la estrella A se alineara correctamente para atraer al planeta de interés a una órbita, y en otra pasada el planeta interior de la estrella B se alineara correctamente para atraer al planeta de interés a una órbita. Así que tenemos un sistema de cinco cuerpos, dos masivos (estrellas) cada uno orbitado por un menor, y un menor realizando figuras en 8.

¿Esto es al menos plausible, aunque sea artificioso?

Answer 1

Sería posible, pero muy poco probable, ya que las órbitas no serían estables.

Intenta echar un vistazo a esta visualización del potencial gravitatorio de un sistema estelar binario (de la Wikipedia Lóbulo de Roche entrada):

Si el planeta orbita alrededor de una sola estrella, su órbita estará dentro de uno de los lóbulos de la figura de ocho de líneas gruesas en la parte inferior, de forma análoga a una pelota que rueda dentro de uno de los "cuencos" de la figura 3D. Esta órbita será estable, como la de la Tierra alrededor del Sol (con la excepción de las perturbaciones de otros planetas, pero dejémoslas de lado por ahora), y habrá muchas energías orbitales diferentes para las que esto sea cierto.

Lo mismo ocurre con una órbita alrededor de ambas estrellas: el planeta tendrá muchos niveles de energía diferentes en los que simplemente experimentaría la gravedad de las dos estrellas combinadas como la gravedad de un solo cuerpo (y en cuyo caso no se aplicaría la figura, ya que prácticamente no se vería afectado por las dos estrellas que orbitan entre sí).

Para orbitar en forma de ocho, hay que imaginar que la pelota tiene que rodar por la cresta entre las dos hendiduras de la parte 3D de la figura. Está claro que esto es posible, pero también está intuitivamente claro que esto sólo sería posible para un estrecho rango de energías orbitales (un poco menos y entraría en uno de los agujeros, un poco más y simplemente orbitaría ambos), y que no sería una órbita estable. La bola tendría que rodar en una órbita en la que exactamente pasa por el punto central de la cresta (L1) para mantenerse estable, la más mínima imperfección hará que se desvíe aún más de su trayectoria ideal.

Tu sistema de 5 cuerpos podría ser cronometrado de tal manera que funcionara, pero sufriría el mismo defecto fundamental, y por lo que veo, también introduciría aún más fuentes de inestabilidad en el sistema.

Este es, por cierto, el potencial gravitacional en el sistema de coordenadas rotadas Y puedes ver por la simetría del sistema que la preferencia de coreolis que mencionas no está presente. Una simple argumento de simetría debería convencerte de lo mismo: Supongamos que el sistema gira en el sentido de las agujas del reloj. Esto debería darle supuestamente una preferencia por una de las estrellas. Pero si ahora dejas que el sistema continúe, mientras tú giras 180 grados hacia arriba/abajo, ahora estará girando en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que debería dar una preferencia coreolis por la otra estrella, lo que por supuesto no puede ser el caso, ya que hay no se prefiere la dirección arriba/abajo en un sistema como éste.

Answer 2

Teniendo en cuenta que no hay otras respuestas, responderé.

A partir de los enlaces de user9886 he encontrado varios tipos de órbitas en forma de ocho. Aquí hay una bonita: http://www.ams.org/samplings/feature-column/fcarc-orbits1

Sin embargo, no sé si las dos órbitas postuladas en el PO son posibles.

Answer 3

1

En general, los binarios no pueden tener planetas compartidos orbitando a distancias cercanas. Ni la dinámica ni la cinemática se sostienen.

Si una binaria tiene un planeta común, el planeta debe estar lo suficientemente lejos, es decir, el radio del círculo es lo suficientemente grande como para ser mayor que la distancia entre las dos estrellas. Esto aproxima a dos estrellas como una sola en el centro de masa.

La aceleración del bobinado proporciona una fuerza centrípeta, por lo que el sistema puede ser estable. Es imposible rodear dos estrellas a corta distancia.

Cada estrella de la binaria puede tener su propio planeta, en este caso, el planeta tiene que estar cerca de su propia estrella y lejos de la otra estrella