¿Cómo afectaría al planeta y al sistema solar un impacto cercano a la velocidad de la luz en Júpiter? [cerrado]

Recientemente tuvimos una pregunta muy similar a esta sobre un asteroide relativista que impactó contra el Sol . Argumenté que el asteroide no sobreviviría porque la alta velocidad se traduciría en una gran cantidad de ablación, ya que las intensas fuerzas de arrastre en la fotosfera lo destrozarían. Incluso si penetrara a una profundidad razonable, las altas temperaturas en el interior solar contribuirían aún más a su desaparición; el Sol es simplemente grande y masivo y extremadamente caliente.

Júpiter es un caso ligeramente diferente, porque es más pequeño, menos masivo y más frío. También tiene una energía de enlace gravitacional mucho más baja ,$^{\dagger}$cual es

$$U=\frac{3GM_J^2}{5R_J}\approx2.063\times10^{36}\text{ Joules}$$ Necesitarías alcanzar esa energía con tu proyectil para destrozar el planeta. Tome 52 Europa , uno de los asteroides más grandes del Sistema Solar, con una masa de aproximadamente$2.26\times10^{19}$kg. Acelera al 90% de la velocidad de la luz. La energía de ese asteroide será entonces $$E=\frac{mc^2}{\sqrt{1-(v/c)^2}}\approx2.0619\times10^{36}\text{ Joules}$$ ¡que en realidad está bastante cerca de la energía de enlace del planeta! A la velocidad que enumera, tiene la posibilidad de interrumpir a Júpiter, suponiendo que toda la energía cinética se destine a desvincular el planeta.

(Por cierto, esto es mucha energía , tanta energía como la que genera el Sol en 170 años. Cuando piense en lo factible que es destruir a Júpiter, ¡tenga esto en cuenta!)

Por otro lado, digamos que toda la energía cinética se convierte en energía térmica. En ese caso, aumentaría la temperatura de Júpiter en

$$\Delta T\sim\frac{\mu m_pE}{M_Jk_B}$$ con$\mu$la masa molecular media,$m_p$la masa de un protón y$k_B$constante de Boltzmann. Para$\mu=2$, obtengo una temperatura media absurda del orden de 100.000 Kelvin, lo que haría que Júpiter fuera sustancialmente más luminoso que el Sol a pesar de su pequeño tamaño (aunque todavía demasiado frío para que se produzca una fusión nuclear). También descompondría las moléculas en la atmósfera e ionizaría los átomos, lo que daría lugar a un objeto diferente a todos los que conocemos teniendo en cuenta su masa.

Es probable que la verdad se encuentre en algún punto intermedio; dónde, no lo sé con certeza. Basado en lo anterior, mi SWAG aquí para el escenario de un proyectil cinético como 52 Europa es que vería lo siguiente:

• Calentamiento extremo y posterior expansión a medida que el planeta alcanza un nuevo equilibrio hidrostático, ahora que el aumento de temperatura ha provocado un aumento de la presión. La atmósfera estará al menos parcialmente, si no totalmente, ionizada.
• En el caso de un impacto directo, es probable que el núcleo se rompa hasta cierto punto, si no se rompe. Esto podría contribuir a que los restos del planeta pierdan parte de su envoltura gaseosa con el tiempo, en gran parte el hidrógeno y el helio.
• Las resonancias de asteroides pueden desaparecer, cambiando la estructura del cinturón de asteroides. Las órbitas de algunos asteroides troyanos ciertamente se verán interrumpidas.
• Dado que Júpiter no está en resonancia con ningún planeta, no creo que haya otros efectos gravitatorios significativos, aunque un Júpiter más caliente sería problemático para la Tierra.

Todo esto cambiará si cambias la masa del proyectil. Una masa más baja no destruirá a Júpiter (como lo habríamos hecho$E<U$); una masa más alta tendría más posibilidades, aunque hay muy pocos asteroides en el Sistema Solar con la masa para hacerlo, incluso viajando al 90% de la velocidad de la luz, y claramente necesitarías lanzar un objeto similar a un asteroide. en Júpiter para tener la oportunidad de destruirlo.

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$^{\dagger}$Unos cinco órdenes de magnitud más bajo que el Sol, por lo que vale.