Будущее Юпитера

[Serge10]

Здравствуйте, заранее прошу прощения за возможно абсурдный вопрос — к сожалению, мои познания в астрономии ограничиваются отрывочными воспоминаниями из школьного курса.

Речь пойдет о будущем Юпитера в Солнечной системе. Юпитер по своему составу напоминает звезду (на 90% состоит из водорода и гелия) и по разным оценкам для превращения в звезду (начала термоядерных реакций) ему необходимо увеличить массу от 8 до 80 раз. Очевидно, что в стационарной Солнечной системе это невозможно. Но что будет, когда Солнце достигнет стадии красного гиганта? Возможна ли ситуация, когда Юпитер начнет захватывать вещество, теряемое Солнцем, и станет стремительно наращивать массу?
Или более вероятен обратный процесс, когда увеличившаяся солнечная активность «сдует» водородную оболочку планеты, оставив каменистое ядро, и Юпитер превратится в планету земной группы?

Если второй вариант ближе к реальности, то сформулирую вопрос шире — возможно ли существование такой планетной системы, где одна из планет превращается в звезду, захватывая вещество центральной звезды, испускаемое ей на стадии красного гиганта?

Заранее благодарю за ответы, с уважением, Сергей.

[Pphantom]

Serge10 в сообщении #1203466 писал(а):

Речь пойдет о будущем Юпитера в Солнечной системе. Юпитер по своему составу напоминает звезду (на 90% состоит из водорода и гелия) и по разным оценкам для превращения в звезду (начала термоядерных реакций) ему необходимо увеличить массу от 8 до 80 раз.

Для превращения в звезду - в 98 раз, а для начала термоядерных реакций - в 13 раз (и это не одно и то же).

Serge10 в сообщении #1203466 писал(а):

Возможна ли ситуация, когда Юпитер начнет захватывать вещество, теряемое Солнцем, и станет стремительно наращивать массу?

Нет, невозможна. Он слишком далеко и слишком маленький.

Serge10 в сообщении #1203466 писал(а):

Или более вероятен обратный процесс, когда увеличившаяся солнечная активность «сдует» водородную оболочку планеты, оставив каменистое ядро, и Юпитер превратится в планету земной группы?

Он тоже невероятен. Юпитер станет горячее, это, естественно, несколько поменяет его структуру, но не сильно.

[Xugin]

Serge10 в сообщении #1203466 писал(а):

оставив каменистое ядро

Сомнительно что там камни, температура и давление просто жуть.

-- 25.03.2017, 21:34 --

Serge10 в сообщении #1203466 писал(а):

возможно ли существование такой планетной системы, где одна из планет превращается в звезду, захватывая вещество центральной звезды

Быстрей звезда сожрёт планету и не подавится. Говорят HIP 56948 поела все свои планеты (а может их и не было вовсе).

[Serge10]

Pphantom в сообщении #1203476 писал(а):

Для превращения в звезду - в 98 раз, а для начала термоядерных реакций - в 13 раз (и это не одно и то же).

Хм, а можно подробнее? Всегда считал, что именно термоядерные реакции хотя бы на одной из стадий эволюции и являются критерием, по которому небесное тело относят к звездам. Разве коричневые карлики не являются звездами?

Цитата:

Нет, невозможна. Он слишком далеко и слишком маленький.

Спасибо за ответ. Можно тогда получить ответ на расширенную версию вопроса? Возможна ли такая конфигурация звездной системы, когда одна из планет-гигантов становится звездой за счет захвата вещества, выбрасываемого центральной звездой на стадии красного гиганта? Или массы планеты в любом случае недостаточно для такого захвата?

[Munin]

Serge10 в сообщении #1203487 писал(а):

Хм, а можно подробнее? Всегда считал, что именно термоядерные реакции хотя бы на одной из стадий эволюции и являются критерием, по которому небесное тело относят к звездам. Разве коричневые карлики не являются звездами?

Именно коричневые карлики (бурые карлики) не являются звёздами. В них термоядерная реакция "не того типа", и в ней не может участвовать всё вещество этого тела. В результате, они не выходят на главную последовательность. Это тела, промежуточные между звёздами и планетами, но всё-таки звёздами их называть неудобно - слишком широко тогда расширяется термин "звезда".

Serge10 в сообщении #1203487 писал(а):

Возможна ли такая конфигурация звездной системы, когда одна из планет-гигантов становится звездой за счет захвата вещества, выбрасываемого центральной звездой на стадии красного гиганта? Или массы планеты в любом случае недостаточно для такого захвата?

Скорее, плотность звёздного ветра слишком мала, чтобы планета нахватала себе достаточно вещества.

Давайте прикинем. Пусть центральная звезда выбрасывает половину своей массы (больше - нельзя, иначе планета улетит), и пусть это несколько $M_\odot.$ Это вещество выбрасывается в сферу $4\pi$ стерадиан. А захватывается планетой - столько, сколько приходится на её угловой размер, если смотреть со стороны звезды (чуть больше, но порядок тот же). Подставьте туда размеры Юпитера, и скажите, сколько массы он сможет захватить?

[Serge10]

Munin в сообщении #1203497 писал(а):

Именно коричневые карлики (бурые карлики) не являются звёздами. В них термоядерная реакция "не того типа", и в ней не может участвовать всё вещество этого тела. В результате, они не выходят на главную последовательность. Это тела, промежуточные между звёздами и планетами, но всё-таки звёздами их называть неудобно - слишком широко тогда расширяется термин "звезда".

Ясно, спасибо. Про невыход коричневых карликов на главную последовательность я в курсе, просто считал, что самого факта начала термоядерных реакций, пусть и не водорода, а дейтерия с литием, достаточно для того, чтобы считаться звездой.

Цитата:

Давайте прикинем. Пусть центральная звезда выбрасывает половину своей массы (больше - нельзя, иначе планета улетит), и пусть это несколько $M_\odot.$ Это вещество выбрасывается в сферу $4\pi$ стерадиан. А захватывается планетой - столько, сколько приходится на её угловой размер, если смотреть со стороны звезды (чуть больше, но порядок тот же). Подставьте туда размеры Юпитера, и скажите, сколько массы он сможет захватить?

Хм, Вы уверены, что считать надо именно угловой размер планеты, а не площадь пересечения протопланетной туманности и орбиты планеты? Ведь двигаясь по орбите, в конце концов планета соберет все вещество, которое встретит.
Кроме того, надо как-то учитывать массу планеты - ведь насколько я понимаю, будь на месте планеты компактная звезда (белый карлик), вопросов бы о возможности такого захвата не было бы? А диаметр (и, следовательно, угловой размер) белого карлика меньше диаметра газового гиганта.

[Munin]

Serge10 в сообщении #1203513 писал(а):

достаточно для того, чтобы считаться звездой.

Ну по сути, спор о терминах - это всегда спор об удобстве. Слово "звезда" уже слишком много смыслов за собой тащит, и если включать в него всякие "недозвёзды", то придётся включать и слишком много оговорок в тексты, которые сосредоточены на других проблемах.

Serge10 в сообщении #1203513 писал(а):

Хм, Вы уверены, что считать надо именно угловой размер планеты, а не площадь пересечения протопланетной туманности и орбиты планеты?

Мы же рассматриваем позднюю стадию эволюции звезды, когда протопланетной туманности давно нет, а планета растёт, собирая только вещество, испущенное самой звездой.

Serge10 в сообщении #1203513 писал(а):

Кроме того, надо как-то учитывать массу планеты - ведь насколько я понимаю, будь на месте планеты компактная звезда (белый карлик), вопросов бы о возможности такого захвата не было бы?

Белый карлик поступает иначе - он подбирается к соседу-гиганту достаточно близко, что полость Роша вокруг гиганта сжимается, и часть газа выходит наружу - и падает на карлик.

Планета так не может: соотношение масс такое, что если планета приблизится достаточно близко, чтобы полость Роша вокруг гиганта коснулась его поверхности, сама планета будет практически чиркать по звезде. Она и: будет испаряться; будет приливно тормозиться, и упадёт в звезду; и гигант может бурлить настолько нерегулярными колебаниями поверхности, что захватит планету просто так (или торможением в атмосфере звезды).

В общем, несравнимые масштабы.

[Serge10]

Munin в сообщении #1203519 писал(а):

Мы же рассматриваем позднюю стадию эволюции звезды, когда протопланетной туманности давно нет, а планета растёт, собирая только вещество, испущенное самой звездой.

Я имел ввиду туманность, образующуюся при сбросе гигантом внешних оболочек, а не исходное молекулярное облако, из которого сформировалась звезда.

Цитата:

Белый карлик поступает иначе - он подбирается к соседу-гиганту достаточно близко, что полость Роша вокруг гиганта сжимается, и часть газа выходит наружу - и падает на карлик. Планета так не может: соотношение масс такое, что если планета приблизится достаточно близко, чтобы полость Роша вокруг гиганта коснулась его поверхности, сама планета будет практически чиркать по звезде. Она и: будет испаряться; будет приливно тормозиться, и упадёт в звезду; и гигант может бурлить настолько нерегулярными колебаниями поверхности, что захватит планету просто так (или торможением в атмосфере звезды).
В общем, несравнимые масштабы.

Вот теперь более-менее понял разницу, большое спасибо за подробное разъяснение.

[Someone]

Serge10 в сообщении #1203525 писал(а):

Я имел ввиду туманность, образующуюся при сбросе гигантом внешних оболочек, а не исходное молекулярное облако, из которого сформировалась звезда.

Serge10 в сообщении #1203513 писал(а):

Вы уверены, что считать надо именно угловой размер планеты, а не площадь пересечения протопланетной туманности и орбиты планеты? Ведь двигаясь по орбите, в конце концов планета соберет все вещество, которое встретит.

В отличие от протопланетного облака, вещество, истекающее из звезды, удаляется от неё с достаточно большой скоростью. Если оно сразу не наткнулось на планету, то оно с этой планетой больше не встретится. А в протопланетном облаке вещество движется по примерно круговым орбитам вокруг звезды, и имеет возможность много раз приближаться к планете.

[bondkim137]

Serge10 в сообщении #1203525 писал(а):

Я имел ввиду туманность, образующуюся при сбросе гигантом внешних оболочек, а не исходное молекулярное облако, из которого сформировалась звезда

А она, эта туманность, разве выбрасывается не на значительно бОльшие расстояния, чем орбита Юпитера?

[Munin]

Serge10 в сообщении #1203525 писал(а):

Я имел ввиду туманность, образующуюся при сбросе гигантом внешних оболочек, а не исходное молекулярное облако, из которого сформировалась звезда.

Она называется не "протопланетная", а "планетарная". Название происходит из-за того, что когда их открыли, они выглядели в телескопы пятнышками, похожими на диски планет Солнечной системы.

Физически, планетарные туманности (и вообще газовые туманности) имеют совершенно другие размеры и совершенно другую плотность газа, чем протопланетные газопылевые облака. Самое главное соотношение, которое надо держать в голове:

1 парсек = 206265 астрономических единиц

(конечно, с такой точностью запоминать не надо, но "200 тысяч" или "206 тысяч" помнить стоит).

Итак, характерные размеры протопланетных облаков - единицы а.е., а характерные размеры планетарных туманностей - парсеки.

Конечно, тут есть разброс и уточнения, например, протопланетные облака могут простираться до сотни а.е., но всё-таки не до тысячи, и на тысяче а.е. уже не формируется планет-гигантов типа Юпитера, а они туда могут отдрейфовать только в дальнейшей эволюции планетной системы.

А планетарные туманности могут простираться на десятки парсек, но объекты меньше 1 пк обычно даже не классифицируются таким образом, кажется. И их можно сравнительно редко видеть. Это связано с тем, что газ, вытекающий из звезды, имеет всё-таки некоторую характерную скорость, определяемую физикой звезды и межзвёздной среды.

Ну и как уже сказано, они имеют совершенно разное происхождение на разных этапах жизни звезды.

Someone в сообщении #1203546 писал(а):

В отличие от протопланетного облака, вещество, истекающее из звезды, удаляется от неё с достаточно большой скоростью. Если оно сразу не наткнулось на планету, то оно с этой планетой больше не встретится. А в протопланетном облаке вещество движется по примерно круговым орбитам вокруг звезды, и имеет возможность много раз приближаться к планете.

О, кстати, точно.

[Serge10]

Всем большое спасибо за разъяснения :). Вопросов больше не осталось.

[Ruslan_Sharipov]

Всегда нужно надеяться на лучшее. А именно на то, что человечество когда-нибудь сможет преодолеть внутренние распри и экологические проблемы и сможет массово переселяться в орбитальные космические поселения. Тогда водород с Юпитера станет топливом для орбитальных термоядерных установок наряду с водородом, добываемым с Солнца. Добывать водород смогут искусственные спутники-черпалки на вытянутых эллиптических орбитах с кратковременным заходом в разреженные верхние слои атмосфер. При успешном вычёрпывании водорода из Солнца его эволюцию можно изменить, продлив жизнь и предотвратив превращение в красного гиганта.