¿Por qué los planetas no son aplastados por la gravedad?

Question

Las estrellas pueden ser aplastadas por la gravedad y crear agujeros negros o estrellas de neutrones. ¿Por qué no ocurre lo mismo con cualquier planeta si se encuentra en el mismo espacio-tiempo?

Por favor, explíquelo de forma sencilla. Nota: No soy físico, pero tengo cierto interés en la física.

Answer 1

En términos muy sencillos que espero que entienda.

La fuerza de atracción gravitatoria depende de la masa y de la distancia.
Para los átomos que componen la Tierra actúan dos fuerzas: la atracción gravitatoria debida a todos los demás átomos y la fuerza de repulsión de Coulomb/electrostática entre los electrones que orbitan alrededor de los átomos.
Las capas de electrones se repelen.

A medida que aumenta la masa, aumenta la fuerza de atracción gravitatoria y los átomos se acercan entre sí y aumenta la repulsión entre las capas de electrones para equilibrar el aumento de la atracción gravitatoria.

Si la masa aumenta aún más, la fuerza de repulsión de Coulomb no puede equilibrar el aumento de la fuerza de atracción gravitatoria y el átomo se colapsa con protones y electrones que se combinan para formar neutrones.
Entonces tenemos una entidad compuesta de neutrones: una estrella de neutrones.

Sigue existiendo la fuerza de atracción gravitatoria entre los neutrones, pero ahora la fuerza de repulsión la proporciona la fuerza nuclear fuerte entre los neutrones: a los neutrones no les gusta que los "aplasten".

Si se aumenta aún más la masa, aumenta la fuerza de atracción gravitatoria y también la fuerza de repulsión entre los neutrones al acercarse éstos entre sí.

Finalmente, si se aumenta la masa aún más, la fuerza de repulsión entre los neutrones no es suficiente para equilibrar la fuerza de atracción gravitatoria entre los neutrones, por lo que se produce un nuevo colapso en un agujero negro.

Así que la respuesta sencilla a su pregunta es que las fuerzas gravitatorias entre los átomos que componen un planeta no son lo suficientemente grandes como para iniciar un colapso catastrófico porque la masa de un planeta no es lo suficientemente grande.

Answer 2

Planetas son ¡aplastado por la gravedad! Por eso, por ejemplo, la Tierra es una roca esférica densamente compactada y no una nube suelta de polvo.

Simplemente no hay suficiente aplastar "obligar" a hacer algo más que eso.

Answer 3

Las partículas que forman los átomos están cargadas eléctricamente y se repelen entre sí cuando se acercan demasiado. Las fuerzas gravitatorias sólo atraen una partícula a otra, y nunca se repelen, pero son extremadamente débiles comparadas con la fuerza eléctrica. Para crear un agujero negro, la fuerza gravitatoria tiene que superar estas fuerzas de repulsión entre partículas. Para objetos como la Tierra y el Sol, las fuerzas de repulsión son mucho mayores que la fuerza gravitatoria.

Answer 4

Ya ha habido varias respuestas pero como intento de síntesis :

La gravedad es atractiva y, en ausencia de una fuerza contraria repulsiva, provoca el colapso de un objeto masivo. El orden de magnitud de la presión necesaria para resistir el colapso gravitatorio es aproximadamente del orden de $GM^2/R^4$ donde $M$ es la masa del objeto y $R$ su radio.

En el caso de un planeta como la Tierra, las fuerzas de repulsión son de naturaleza electrostática (sus electrones tienden a repelerse). En el caso de la Tierra, $GM^2/R^4 \sim $ 1000 GPa.

Si la masa es mucho mayor, la gravedad es demasiado fuerte y las fuerzas electrostáticas demasiado débiles para contrarrestarla. Cuando la densidad es lo suficientemente alta, pueden producirse reacciones nucleares que emiten una gran cantidad de radiación. En este caso, el objeto es una estrella y se mantiene por presión térmica. En el caso del Sol, $GM_{\odot}^2/R_{\odot}^4 \sim 10^{6} $ GPa, pero esta presión puede variar mucho de una estrella a otra.

Al cabo de un tiempo, las reacciones nucleares ya no liberan suficiente energía, por ejemplo cuando se empieza a producir hierro (el hierro es el núcleo más estable, y las reacciones que lo transforman serían endotérmicas). En este caso, el objeto puede colapsar a una forma de materia de mayor densidad, esta vez estabilizada gracias al principio de exclusión de Pauli.

Este principio establece que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico, lo que da lugar a una fuerza de repulsión muy fuerte entre ellos. En las enanas blancas, estos fermiones son electrones. En las estrellas de neutrones, la mayoría son neutrones. La fuerza fuerte también contribuye a resistir la gravedad en las estrellas de neutrones. En estos casos, la presión puede ser extrema. La masa de una estrella de neutrones suele ser $\gtrsim 1.2 M_{\odot}$ y su radio del orden de 10 km. El resultado es $P \sim 10^{25}$ GPa.

Answer 5

Debes entender que hay dos factores involucrados aquí, el primero es la gravedad que está tratando de acercar el planeta y aplastarlo y el segundo factor trata de resistir este aplastamiento, por ejemplo, el principio de exclusión de Pauli conduce a la repulsión a veces, la reacción nuclear también resiste el aplastamiento en las estrellas. Asi que este juego de dos factores diferentes lleva al aplastamiento en algunos casos pero no en todos.