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※ 本文為 TLdark 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2017-02-11 10:26:05
看板 C_Chat
作者 JeremyJoung (J.J.)
標題 Re: [問題] 雙恆星世界的氣候和生物可能會有什麼特色?
時間 Mon Jan 30 03:47:54 2017


雙聯星的問題 要先從最基礎的"行星形成"過程開始解釋

文章已經很長了 所以恆星形成的前奏就直接跳過
直接從行星滾湯圓的步驟開始

是的
行星的形成其實說穿了就是在滾湯圓

恆星系初期 形成恆星後所殘留下的巨量的渣渣們
會很自然的集中於恆星的赤道面上 "非常穩定"的開始公轉{原行星盤}
不穩定的 多數不是直接被拋出星系 就是落入恆星中直接燒~毀!!(美江調

然後其餘殘存下的渣渣們 就不斷的開始瘋狂滾湯圓{吸積}
這就是行星最初的誕生環境

滾湯圓過成中 這些速度有快有慢的喳喳們
會因為隨機的碰撞與自體間重力吸引的因素
開始聚合 然後變成巨大的星體{微行星} 這就是一切行星的雛型{星子}
而在形成星體且引力增強條件下
又會進一步擴大吸引範圍把更多更遠的渣渣帶進來
不斷的正面循環來擴大行星

於是
幾乎所有行星軌道上的渣渣 都會被各軌道上的主要行星給吸收進去
除了少數位置非常尷尬的渣渣 既不被行星所吸引 也不被拋出
而自身份量或環境也不夠形成獨立行星的
就會變成小行星帶 像是"主小行星帶" 與 "古柏帶"
前者是距離相鄰星體的滾湯圓範圍太遠 後者是實在是營養不良

火星(Mars)遠日點不過才1.66AU 而木星(Jupiter)的近日點確有4.95AU 足足差了3倍
中間有長達有3.3AU的空間 是空無一物的 只有一顆矮行星"穀神"
和數百顆小行星而已 (還滿小的 就只有比台灣大一點點的程度而已

*其實是充滿12萬顆已知的巨大渣渣(推測50萬) 總計有地球1/1000質量
  土/木星的間隔雖然有5AU 但這兩者質量都非常大 所以沿路地板被拖得非常乾淨

理論上
這裡原本應該還可以形成一顆類地行星 且也有足夠的原始質量
但因為木星的巨大的重力干擾 所以導致現在只剩一堆小行星

而古柏帶因為太過外圍 範圍太大(30~90+AU 質量集中於40AU內)
所以很難有足夠的機率形成單一穩定的行星與軌道
光是這邊 就有包括冥王在內的四顆已知矮行星

結論
這些形成出來的行星
營養足夠的就會變成行星 例如:標準的地球(Earth)
而營養不良的就會變成矮行星 像是冥王星(Pluto)

就算是曾一度被誤認為行星 都會再次被踢出家門變成"無家的小孩"


到這邊 已經可以知到行星形成的原理了

-

接著說到聯星
基本上只要初始養份夠高 就有機會衍伸成雙聯星 甚至多聯星
 (我認為還要再加上一項星系自轉速度夠快的前提
事實上 多數的肉眼可見的(大型)恆星系其實都是多聯星
而不可見的恆星中也有1/3是聯星

雖然對於 聯星系形成的科學原理我有所質疑 但又扯到恆星生成論
那內容太複雜 所以跳過


結論簡單的說
就算是真有聯星 從其"行星上"也絕不會看到[日夜兩個太陽]的現像

因為聯星系之間相距 要碼非常的接近 之間的距離近到
不論是恆星間潮汐力或是溫度 都不可能讓任何行星通過/形成的可能性
而這種緊鄰聯星也是概念中最典型的聯星 有些間距連1AU都不到


這種星系中若真有行星 一定也是繞著兩顆恆星外側公轉來形成
而不可能穿過兩顆恆星間 否則瞬間就會被 燒~毀~!!(再次美江調

又行星質量遠比恆星小
所以一定是 [行星繞著恆星轉 而不可能是恆星繞行星](有點語病就是)
只要行星本身有足夠的"等效位能" 就可以確保公轉軌道的穩定

想要變成{星際行星} 也不是這麼容易的事情
雖然這種東西在宇宙中推測非常多就是
那些會被拋出去的 在初期滾湯圓時 就已經會被丟出去了

所以從已形成的行星視角上 永遠只會有一顆恆星 雖然可能會是{食雙星}
因為兩個恆星都在同一邊(圓心)
同時
這種典型的聯星系也非常容易發生恆星自毀 {密接/半分離聯星}
所以住在那裡可一點也不好玩呢

另一種要馬就是非常遠 遠到要以光年為距離單位
實質上就是兩個完全獨立的恆星系 {分離聯星}
所謂的聯星也僅僅是一種天文學上的一種相依關係
對互相的所屬行星來說 對方不過就是顆亮一點的星星而已
這種雙星間公轉週期也是上百年 甚至百萬年起跳
從地表觀測上 根本就不會被覺得是另一顆太陽
很多"三星系"都是這種配置結構 2+1兩近一遠 否則無法維持天體平衡


另外一種比較特別 但可以滿足"日夜兩顆太陽"論調的狀況是
所謂雙星中 其實有一顆是"非常大"的行星而已

除了地球這種典型的類地行星 還有木星這種類木行星(不標準)
而類木又分成 氣體巨星(土/木星) 和冰巨星(海王/天王)兩種(標準)

而木星已經是 行星分界的上限
他的單一質量是太陽系中 其他所有渣(ㄉㄧˋ)渣(ㄑㄧㄡˊ)總和的2.5倍
<不是……不要誤會,我不是針對你,我是說在座各位,都是垃圾。>

所以
木星質量只要再往上增加一個級數(約500地球)
就會變成棕矮星(亞恆星) 然後開始發光發熱 <燃燒把我的小宇宙!!>
而到80個木星(0.08太陽)時 就可以正式升格為恆星
開始進行核融核爆炸 <任務失敗 自爆!(希洛維調)>

在這種狀況下 天上發光恆星會是一大一小

如果運氣非常好 (亞恆星大小與位置 正好不會把內側行星給直接"碾碎")
就有機會在天空上看到一個正常的太陽
和另一個很小但較亮的星星(棕矮星並不亮
所以結論上 那依然還是星星啊 <所以我說 那個第二顆太陽呢?>


而這個星星 基本上也不見得會比月亮(Moon)還亮 月亮可是高達-12.8星等啊!!
月亮都已經這麼亮了 也沒有影響到地球的生命演化
且光是月亮本身就已經是個非常奇杷的存在了

所以
兩顆太陽是否影響生命的說法 基本上還言之過早

-

而關於生命的形成
最基本的條件就是要有"生命之海"的存在
簡單的說就是可以讓分子溶解並解離的溶劑
讓胺基酸等等的生命原型 有機會存在(假設是有機物)

實驗中已經證明
只要在原始地球環境中(高溫高壓) 不斷的給與雷擊
只需一小時的時間 就足已產生"可被觀測到"的胺基酸(有機物生命的基礎)

所以
在原始行星數億年間的不斷雷擊的環境下
確實是有足夠的機率產生最基礎的蛋白質和單細胞
 (雖然我還是覺得很扯 蛋白質和單細胞間 仍然有非常巨大的miss link
  從蛋白質跳到原核單細胞藍綠藻間 可是比從猴子到人類 還困難上數億倍啊


然後 關於環境穩定的問題
一來是 原始生命必然會誕生於海洋之中
而海洋的環境變化本來就比陸地穩定 所以相對安定

二來是 就算是行星軌道離心率非常大 對於赤道的溫度影響其實也沒想像中的高
就連火星(1.5AU)這種沒大氣的環境中 在夏天時的赤道都還有20度以上呢!!
你說 有這樣有差很多嗎~? 沒有阿~

-

所以
如果以硬派天文物理來解釋 大概就是這樣

鄰近的雙星間 無法插入行星
遙遠的雙星間 沒有感覺

只要有海洋存在 "行星"的表面溫度都會很穩定

最後
補上一個Android 重力小遊戲 "Orbit"

雖然只是個遊戲 但是行星的重力計算很扎實 連行星間干涉都有考慮到
並且還有雙星系的遊戲關卡 可以直接觀測雙星時的行星軌道

-
淦 居然打了5小時...

※ 引述《Yijhen0525 (深雪V)》之銘言:
: 雙恆星系統
: 要能形成生命,首先是這個雙星系統要夠穩定
: 能讓行星環繞而不會被拋離或是被恆星吞噬
: 再者是位置
: 基本上目前有一套公式是可以算出每顆恆星的適居帶在哪
: 在適居帶內的行星比較有條件可以形成生命
: 然後再來是該行星本身不能有劇烈的天氣變化
: 或是行星地表不穩定
: 雙恆星系統的行星要能形成生命,至少有幾個要素
: 1.雙星系統的穩定
: 2.行星軌道夠穩,不會離恆星忽近忽遠
: 3.行星在適居帶內
: 4.本身不能有太強烈的氣候變化
: 5.地表穩定
: 水的話我認為是非必要條件
: 會認為生命需要水,是因為我們地球上的生物都要水
: 但肯定要有個液體環境可以讓生物誕生
: 然後這顆行星會形成怎麼樣的生命生物,就看怎麼演化了
: 這部份有太多種可能性
: 我只知道的是,要讓行星形成生命
: 有穩定的環境和足夠培養生物的液體就很重要
: 剩下的就看演化

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kid725: 推 很有趣1F 01/30 03:53
mp2267: 你天文系?2F 01/30 03:58
hinenak:3F 01/30 04:02
ideale: 推4F 01/30 04:04
rainxo6p: 不碾碎 也會變成火山球體 看看火爆的木衛15F 01/30 04:37
ser452sx: 天文系推6F 01/30 04:46
※ 編輯: JeremyJoung (118.163.72.102), 01/30/2017 04:59:45
dodomilk: 不曉得前面文章有沒有提到,行星有沒有可能繞8字形,在7F 01/30 05:13
dodomilk: 兩個恆星間穿梭呢?
一句話 燒毀!!

不然就是恆星間距離遠到不可思議 根本看不到太陽
行星公轉就像是彗星散步一樣 遠得要命

且單一原星球盤的大小可達200AU 如果在這個範圍內有兩顆遠距離的恆星
會導致原恆星之間所有的星子都直接被吞噬
根本沒有形成行星的可能性

這樣 第一顆行星大概要從5AU以上開始起跳(茶
※ 編輯: JeremyJoung (118.163.72.102), 01/30/2017 05:50:09
Kurick: 2001太空漫遊的小說續集外星人就把木星改造成恆星了9F 01/30 07:31
Kurick: 中文翻譯取了個很有意思的名字“太隗”
ADYex: 認真推11F 01/30 08:03
knml: 你天文所?12F 01/30 08:05
chewie: 推13F 01/30 08:07
fr373969: 專業14F 01/30 08:41
shuten: 快推,不然人家以為我看不懂15F 01/30 08:56
timez422: 推 感謝科普16F 01/30 09:09
peterw: 長知識推17F 01/30 09:22
ts1993: 認知推18F 01/30 09:23
TED781120: 但是恆星距離行星達到光年距離的遠的話,給予行星的能19F 01/30 09:32
TED781120: 量會非常低,這種條件下除非行星本身像木星一樣能自行
TED781120: 產熱,否則沒有能量來源也生不出生態。
gametv: 看c洽學天文22F 01/30 09:33
simplec: 推23F 01/30 09:34
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alex12582001: 所以是說要嘛聯星大小差太多另外一個小到無感,30F 01/30 09:54
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jiasel: 專業推44F 01/30 12:29
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bbo40453: 優文推推48F 01/30 14:14
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gigiii1134: 這篇讚50F 01/30 21:38

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