Das erste Orion-Raumschiff der NASA erhält den größten Hitzeschild der Welt (Fotos)

Paul Sutter ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Astronomischen Observatorium von Triest und Gastwissenschaftler am Zentrum für Kosmologie und Astroteilchenphysik der Ohio State University. Sutter ist auch Gastgeber der Podcasts Ask a Spaceman und Realspace und der YouTube-Serie Space In Your Face. Er hat diesen Artikel dazu beigetragen ProfoundSpace.org Experten-Stimmen: Op-Ed & Insights.

Wer würde nicht gerne ein entzückendes kleines Picknick machen, während er einen doppelten Sonnenuntergang sieht, genau wie der auf Tatooine in den ersten Augenblicken des ersten "Star Wars" -Films? Aber ist es überhaupt möglich, dass ein Planet in einem Mehrsternsystem existiert, geschweige denn eines, das das Leben, wie wir es kennen, tragen kann: flüssiges Wasser, dicke, aber nicht zu dicke Atmosphäre, stabile Sterndynamik usw.?

Sicher! Vielleicht.

So viele Systeme zur Auswahl

Planeten können in Mehrsternsystemen existieren. Astronomen haben sie sogar beobachtet. Nehmen wir Kepler-47c, einen fünfmal so großen Planeten wie die Erde, in einer erdähnlichen Umlaufbahn. Der einzige Unterschied ist, dass ein Stern in der Mitte des Systems zwei hat. Wenden Sie sich an Ihr örtliches Reisebüro, und Sie können diesen kultigen Filmmoment nachbilden - vergessen Sie nicht einen Raumanzug: Kepler-47c ist nicht gerade in der Lage, das Leben zu unterstützen, da es sich wahrscheinlich um einen Gasriesen handelt.

Astronomen wissen nicht genau, wie häufig Planeten um Mehrsternsysteme sind. Um ehrlich zu sein, wir wissen nicht genau wie gewöhnliche Planeten sind irgendwo, aber sie scheinen genau diese Seite von ziemlich vielen zu sein: hundert Milliarden Planeten, von denen einige Milliarden lebensfreundlich sind, allein in der Milchstraße.

Aber man kann einfach keine Planeten plumpsen, wo immer man sich gerade fühlt, besonders wenn es sich um Mehrsternsysteme handelt. Das Problem ist wie immer die Schwerkraft.

In die Schwerkraft gezogen

Normalerweise halten wir die Schwerkraft für einfach. Zwei Dinge ziehen sich an. Erledigt. Lass etwas fallen, es fällt. Starten Sie eine Rakete, tut es nicht. Sicher, es gibt Gezeiten, und kommen Sie nicht in der Nähe von Schwarzen Löchern, aber das ist die Art von Sachen, die tote Leute mit interessanten Perücken vor langer Zeit herausgefunden haben.

Die Schwerkraft ist in der Tat ziemlich einfach, wenn nur zwei Dinge zusammenwirken. Ein Planet plus ein Stern? Du bist golden. Es ist so einfach, dass Sie sogar die mathematischen Lösungen der möglichen Bahnen aufschreiben können. Alle möglichen stabilen Konfigurationen. Aber einen anderen Stern setzen? Oder ein Drittel? Die Situation wird ... knifflig. Orbitalstabilität ist nicht gegeben. Und die Mathematik? Schauen Sie sich ein Bild von Henri Poincare an, einer der ersten, die versuchten, das Problem der Mehrfachbewegung von Objekten zu lösen. Schau in seine Augen und sag mir, dass das nicht das Gesicht eines Mannes ist, der in die Tiefen der mathematischen Hölle gestarrt hat und kaum mit seiner intakten Vernunft überlebt hat.

Ich sage nicht, dass es unmöglich ist: Sie haben vielleicht bemerkt, wenn Sie aufmerksam genug sind, dass unser eigenes Sonnensystem mehr als zwei Objekte enthält. Unser System ist vor Milliarden von Jahren nicht auseinandergefallen, weil es eine Hierarchie. Mit anderen Worten, jeder Planet oder Mond oder Asteroid oder was auch immer, wird von einem und nur einem anderen Spieler beherrscht.

Zum Beispiel kümmert sich die Erde sehr um die Anziehungskraft der Sonne, aber nicht um Jupiter, und Jupiter fühlt es ebenfalls. Der Mond interessiert sich sehr für die Erde, aber nicht für die Sonne oder Ceres. Und so weiter. Jede Interaktion ist im Wesentlichen eins zu eins. So erhalten alle Planeten schöne stabile kleine Umlaufbahnen, die Milliarden von Jahren dauern können. Wenn man diese Hierarchie bricht, indem man beispielsweise Jupiter in das innere System schiebt oder ihn 10-mal massiver aufbläst, würde seine Schwerkraft mit der der Sonne konkurrieren, die Hierarchie würde gebrochen werden, und auch das Sonnensystem.

All diese Schwerkraftgeschäfte bedeuten, dass Planeten um mehrere Sternsysteme herum nur wenige orbitale Optionen haben, wenn sie beabsichtigen, herumzuhalten. Die meisten potentiellen Umlaufbahnen sind instabil: Selbst die schwächste Sternenbrise könnte sie entweder aus dem System stürzen oder in einen anderen Körper stürzen. Um einem System ein langfristiges Zuhause zu geben, hat ein Planet zwei Möglichkeiten: Entweder wird sichergestellt, dass die Gravitationskraft eines Sterns den anderen vollständig dominiert oder dass ihre Gravitationseffekte gleich sind.

Und das ist nur für einen Doppelstern. Lass mich nicht auf Multiples starten.

Wenn zwei Sterne tanzen

Nehmen wir Kepler-47c: Die beiden Sterne umkreisen sich sehr eng und dicht, und der Planet selbst ist ziemlich weit draußen. Weit genug, dass der Planet sich in der Schwerkraft nicht einmal darum kümmert, dass es zwei Sterne gibt - für den Planeten sieht das Zentrum des Systems nur aus wie ein einzelner Stern mit der kombinierten Masse der beiden Sonnen. Stabilität erreicht.

Eine andere mögliche Konfiguration besteht darin, dass ein Planet nur einen einzelnen Stern umkreist, während der andere Stern weit genug entfernt und / oder klein genug ist, um keine Rolle zu spielen. Acht Muster sind um beide Sterne herum technisch möglich, aber komm schon, halte nicht den Atem an und suche nach einem. Wirklich chaotische Umlaufbahnen - stabil, aber niemals das gleiche Muster zweimal wiederholend - wären auch extrem selten, so lustig sie auch sein mögen.

So können wir Planeten in einem Doppelsternsystem erhalten, obwohl sie seltener sind als Planeten um einsame Sterne. Aber da draußen gibt es Haufen von Doppelsternen, und selbst wenn ein winziger Prozentsatz von ihnen Planeten beherbergt, bleiben Planetenhaufen übrig.

Leben um ein Doppelsternsystem

Was bedeutet das für das Wetter eines solchen Planeten und die Aussichten für das Leben? Das ist etwas schwieriger zu sagen, da es schwierig ist, allgemeine, weitschweifige Aussagen über die Möglichkeit von Leben überall zu treffen, geschweige denn in diesen Arten von binären Systemen. Stattdessen ist es am besten, jedes System (real oder imaginär) im Detail zu untersuchen.

Während binäre Systeme sicherlich eine bewohnbare Zone haben, in der flüssiges Wasser möglicherweise auf der Oberfläche eines Planeten existieren könnte, könnte es für das Leben schwierig werden, Fuß zu fassen. Das Umkreisen von zwei Sternen auf einmal, wie es unser Freund Kepler-47c tut, macht das Leben sehr elliptisch und bringt den Planeten gelegentlich aus der Zone. Das Leben nützt nicht allzu gern dem häufigen Einfrieren.

Nur einen Stern in einem Binärsystem umkreisen? Nun, manchmal haben Sie zwei Sterne in Ihrem Himmel auf einmal, was ein bisschen toasty sein kann. Und manchmal hast du einen Stern auf jeder Seite des Planeten, der die Nacht ruiniert. Und vergessen Sie nicht die doppelten Dosen von UV-Strahlung und Sonneneruptionen.

Mit dieser Art von Instabilität, Erratisierung und Bestrahlung ist es schwer vorstellbar, dass sich ein komplexes Leben mit der Regelmäßigkeit entwickelt, die es braucht. Aber glücklicherweise ist Mutter Natur nicht durch unseren Mangel an Vorstellungskraft begrenzt, also wer weiß was da draußen ist!

Erfahren Sie mehr durch Hören der Episode "Ist das Leben möglich um einen binären Stern?" auf dem Ask A Spaceman Podcast, verfügbar auf iTunes und im Web unter //www.asaspaceman.com. Danke an Adam Diener für die tolle Frage! Fragen Sie Ihre auf Twitter mit #AskASpaceman oder indem Sie @PaulMattSutter folgen.