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¿Qué pasará si una bola de hielo con la masa del sol se produce en el sol?

La pregunta es un poco irreal, con sus circunstancias, pero vamos a suponer que hay un cubo de hielo enfría a aproximadamente cero absoluto y es de unos 1000 km de distancia (alrededor del sol) de sol y moviendo con v_0 = 1000km/seg, lo que va a ser que si toda el agua con la masa del sol alcanza el sol.

ACTUALIZACIÓN

Básicamente he leído acerca de esto en gizmodo http://gizmodo.com/could-the-sun-be-extinguished-by-a-bucket-of-water-just-1669914928 pero no de acuerdo , es por eso que me he decidido a preguntar acerca de este fenómeno aquí, esperando encontrar respuesta más precisa

10voto

titus Puntos 89

Este sería un muy energenic evento, un colapso gravitacional en combinación con la inicial hacia el interior de la velocidad de 1000km/s (que es mayor que la velocidad de escape en la superficie del sol).

Habría algún tipo de nova evento inicialmente debido a que el hidrógeno ya presente en el sol iba a ser comprimido por el que se desploma de nuevo material, mejorando en gran medida de la fusión. Algún material puede ser expulsado y se convierten en una nebulosa en la nova evento; rebouding de energía sería un factor en adición a la mejora de la fusión, como en un colapso de una supernova.

El agua se disocian en atómica de hidrógeno y oxígeno.

El material no se expulsa en la nova evento, el oxígeno sería, finalmente, formar un núcleo en el centro de una estrella, con elementos más ligeros (H, He) siendo una cáscara alrededor del núcleo.

Lo que sucede a partir de ahí depende de la masa restante.

Si el resto de masa es menor que 1.39 masas solares (el límite de Chandrasekhar), la estrella que se convertiría en una inerte estrella enana blanca, con el oxígeno núcleo de estar sostenidos por la degeneración de electrones de la presión y no pueden someterse a la fusión de oxígeno. Si hay más de un 1,39 masa solar siguen siendo, la estrella podría convertirse en una estrella de neutrones.

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Floris Puntos 54054

Si el hielo es "todo el sol" no veo cómo se puede estar en movimiento a una velocidad de 1000 m/s hacia el interior. La masa del sol es $2\cdot 10^{30}\mathrm{\;kg}$ y el radio de $7\cdot 10^{8}\mathrm{\;m}$.

El espesor de una capa de hielo con la que el radio interior y masa sería (suponiendo que el habitual de la densidad de hielo de alrededor de 0,9 x que la del agua líquida), aproximadamente a $10^8 \mathrm{\;m}$. Eso es probablemente lo suficientemente gruesa como para soportar la atracción gravitacional del sol; sin duda, se detendrá la mayoría de la radiación solar.

Para tomar un gramo de hielo a partir de cero absoluto a la fusión, en unos 273*4.2+334=1500 J. El sol se pone sobre $4\cdot 10^{26}$ W - suponiendo que el hielo podría absorber todo ese calor, tomaría $8\cdot 10^9$ segundos para fundir todo el hielo un poco más de 200 años.

Todo ese tiempo que el sol iba a ser feliz continua para producir energía, pero espero que toda la vida en la tierra habría cesado por el momento que empieza a brillar de nuevo.

Una pregunta obvia - sería la forma esférica de hielo "shell" ser estable emprender el tremendo estrés gravitacional? Sería que se derrita bajo la presión? La presión del vapor generado golpe el agua / hielo hacia el exterior? Sería interesante analizar dichas cuestiones. Sospecho que la conclusión de 100.000 km de espesor de la capa de agua se "apague las luces en la Tierra" será alterado por estos detalles - debido a que el agua sigue entre la Tierra y el Sol, independientemente de la distancia y de la fase.

actualización - algunos pensamientos adicionales.

La primera - la resistencia a la compresión de hielo es bastante bajo: no más de alrededor de 1000 psi (7 MPa), según este informe del USGS. Que es, obviamente, muchos órdenes de magnitud menor que la presión en el interior de los 100.000 km de espesor de hielo shell. La distancia promedio de la concha (punto medio) es $7.5\cdot 10^8 \mathrm{\;m}$ desde el centro del Sol, y por lo tanto experimentan una aceleración gravitacional de

$$a = \frac{GM}{R^2} = \frac{6.7\cdot 10^{-11} \cdot 2\cdot 10^{30}}{(7.5\cdot 10^8)^2} = 240 \mathrm{\;m/s^2}$$

Por lo tanto la presión en el interior de la superficie es de aproximadamente

$$P = \rho a t = 0.9E3 \cdot 240 \cdot 1E8 = 2.5 \cdot 10^{13} Pa = 22 TPa$$

Una pregunta obvia: ¿qué pasa con el hielo a esa presión? El diagrama de fase que pude encontrar (en este lugar) "sólo" va hasta el 1 de TPa, pero sugiere que "realmente frío de hielo", de hecho, siguen siendo sólidos a estas presiones (a diferencia de un poco más cálido de hielo como los que normalmente encuentro, esta sería la "fase XI hexagonales de hielo").

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La siguiente pregunta interesante es el de la formación de vapor. Si nos hizo soltar un cierto volumen de hielo en el sol (dentro de la cerrada de hielo shell), ¿qué sucede con la presión? Es de suponer que la presión aumentaría un poco, pero en realidad no es relevante porque, de nuevo, a la presión que tendría que generar para apoyar el hielo shell, la densidad del agua tendría que ser muy alta, de hecho, no sería un gas, pero un sólido (o al menos comparable con la densidad de un sólido estaríamos en una parte del diagrama de fase que no se ha dado).

Por último, la cuestión de la energía potencial de la pista de hielo y el impacto de la liberación de esta energía en la ecuación. Para efectos de este cálculo, no podemos asumir que las cosas caen hacia el centro del sol - incluso los fotones que se generan en el centro del sol tomar un largo tiempo para que se difunda a la superficie, por lo que podemos suponer que el mismo es cierto para el agua. Vamos a suponer por lo tanto que el agua simplemente se cae a la superficie. Mientras que el interior de la cáscara sólo cae 1000 km, en promedio, el hielo se iba a caer de 50.000 km. La fuerza de la gravedad se puede considerar (de primer orden) constante a lo largo de esta distancia, por lo que el trabajo realizado sobre 1 kg de hielo sería

$$W = F\cdot d = 240 N \cdot 5\cdot 10^{7} m = 12 GJ$$

El hielo que cayó desde el interior de la concha (la primera de hielo que se derrite) tiene menos energía, es decir,

$$W = 240 N \cdot 10^6 m = 240 MJ$$

y yo estoy por ahora ignorando el reclamo de que el hielo se está moviendo a 1000 km/s (a partir de la pregunta original) ya que significaría que 1 kg de hielo había una energía cinética de $\frac12 m v^2 = 500 GJ$.

Cualquiera que sea la forma que se mire, que es una cantidad muy considerable de energía. Se sugiere que a medida que el hielo empieza la fusión de la parte interior de la cáscara, el agua golpeando en la superficie del sol será en realidad el calor del sol, acelerando el derretimiento de el resto de el hielo. Todo el proceso será, por tanto, tomar mucho menos tiempo del que se había estimado inicialmente - habrá una reacción incontrolable.

Sólo para calibrar nosotros - todo lo que el hielo se estrella contra el sol le agrega aproximadamente 12 GJ/kg * 2E30 kg = 2.4E40 J para el sol. Si ninguno de los que la energía se transfiere al sol, llevaría a un aumento de la temperatura del agua de alrededor de 3 millones de grados. Sólo a partir de la energía potencial (no la energía cinética inicial). Que es mucho más caliente que el sol de manera que no debería ser un fugitivo derretir la reacción.

Así que parece que después de un breve periodo de tiempo cuando el sol es oscuro (mucho menos de 200 años), brillo muy, muy brillantes? Todavía parece un incómodo sistema solar.

ACTUALIZACIÓN 2

Un pensamiento más. Si el hielo era un poco menos denso, por lo que estructuralmente se puede caer a la superficie del sol, los 100.000 km de espesor de la capa de hielo (a una velocidad inicial de 1000 km/s) tomar sólo 100 segundos para caer en el sol. En promedio, cada uno de los bits de hielo iba a caer solo 1000 km, y la mayor parte de la energía disipada sería la inicial de la energía cinética (500 GJ/kg - mucho más que la 240 MJ/kg de energía gravitacional).

Este brevemente el calor de la superficie del sol a una temperatura de más de 100 millones de grados más caliente que el núcleo del sol. Así, en el caso de que el sol pudiera parpadear brevemente (mientras el hielo se sigue actuando como un escudo), pero muy rápidamente, todo sería más para la tierra. Por supuesto, en el que la temperatura de todos los tipos de reacciones de fusión tendría lugar - y una inmensa cantidad de calor que se extendería desde la superficie del sol.

Me recuerda a Tom Lehrer la canción "vamos a ir todos juntos, cuando se vaya"

No habrá más miseria
cuando el mundo es nuestro asador
sí, todos vamos a freír juntos, cuando se fríen.

6voto

deadbug Puntos 853

Usted no puede tener una "bola de hielo con la masa del sol", debido a que el hielo en el medio de la bola de no ser lo suficientemente fuerte como para soportar el peso del hielo en la parte superior de la misma. En su lugar, el hielo podría colapsar bajo su propia gravedad.

Esto podría provocar que la presión y la temperatura en el interior de la bola en aumento hasta que las moléculas de agua que forman el hielo fuera a romperse en un plasma de oxígeno libre y los átomos de hidrógeno (posiblemente un poco después de que el hielo se derrita y luego se evapora, aunque, honestamente, no estoy seguro de si alguien sabe cómo el agua se comporta en tales presiones extremas), y el hidrógeno comienza a fusible (es de suponer que, dada la abundancia de oxígeno, a través del ciclo CNO). Esto aumentaría la temperatura y la presión en el núcleo aún más, y el aumento de la presión de la reacción de fusión, finalmente detener el colapso gravitacional.

Básicamente, si usted tuvo una bola de hielo con la masa del sol, sería muy rápidamente convertirse en un sol. Un lugar extraño sol, para estar seguro de que (al menos si eres un astrofísico), debido a la absurdamente alto contenido de oxígeno, pero un sol, no obstante.

Por supuesto, el hecho de que su bola de hielo se ha convertido en una bola de plasma incandescente no dejar de caer en el sol. Lo que usted consigue, si haces eso, es básicamente un choque estelar. Por desgracia, todavía no sabemos mucho acerca de los detalles de lo que sucede en tales colisiones, porque son bastante raros y breves acontecimientos, pero probablemente el resultado es que las estrellas se funden y forman una sola, más grande y más caliente de la estrella. Con un montón de oxígeno del hielo.

4voto

Rob Jeffries Puntos 26630

A corto plazo, el hielo sería vapourised que se cayó. Que mezclar con el sol y se forma una extraña ricos en metales la estrella de dos veces la masa. La estrella tendría mucho más opaco de la envolvente. Esto lleva a que (una vez que se alcanza el equilibrio) el final de la estrella, siendo mucho menos luminosa y más fresco que un 2 masa solar estrella de la más normal de la composición.

Probablemente sería más fresco y menos luminosa que el Sol (y por lo tanto mucho más tiempo vivido), pero por lo tanto es difícil de decir, sin una detallada de la evolución estelar de cálculo. El cualitativos resultado es correcto, pero la extrapolación de las habituales fórmulas para las principales estrellas de la secuencia a estos extraños metalicidad no puede ser cuantitativamente precisa.

Una complicación interesante podría ser sedimentación gravitacional y la separación de oxígeno y los elementos más ligeros. Creo que hay varias fuentes de turbulencia (por ejemplo, termohalina de la mezcla) que podría impedir esto, pero dudo que esto ha sido probado en teoría en una estrella con esos locos de la abundancia.

Edit: lo anterior sería cierto para una colisión en caída libre. Me perdí el punto de unos 1000 km/s, que domina completamente la energía de todo el escenario. Esta es la energía suficiente para separar completamente el Sol (en un orden de magnitud), por lo que es difícil proporcionar cualquier no especulativo respuesta.

3voto

sirlancelot Puntos 158

La primera cosa que usted notará es que el Sol deja de brillar. Todavía produce luz y calor, pero todo se detuvo por la gruesa capa de hielo.

El Sol, sin embargo no es completamente frío. El núcleo es todavía activo, incluso más que antes. Se duplica la masa, de modo que el Sol tiene una mayor presión y por lo tanto pueden fusionarse fácilmente átomos de hidrógeno juntos. El resultado neto es más el calor producido y una vida útil más corta.

En el largo plazo, el calor se goteo a la superficie y el Sol brillará de nuevo. Admito que no he hecho cálculos, pero creo que puede tardar hasta un par de millones de años para que el Sol brillará de nuevo.

Científico en la Tierra podría decir que el Sol está todavía activo. Cuando me dijo que todo se detuvo, no era del todo exacto. Los Neutrinos no son particularmente afectados por la nueva capa y puede ser medido en la Tierra como antes. No es que se le puede dar alguna esperanza, si he adivinado la escala de tiempo correctamente. Casi cada forma de vida en la Tierra sería extinguido mucho antes de que el Sol comienza a brillar de nuevo.

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