¿Cómo pueden los astrónomos determinar la diferencia entre "equilibrio hidrostático" y "simplemente es esférico"?

Esto es relevante para la definición de un planeta enano.

Supongo que la respuesta será, bueno, si podemos decir la masa del cuerpo y adivinar el material. No encuentro esto muy satisfactorio porque (1) puede ser imposible y (2) tendrá un gran error.

No es raro que se infiera en función del tamaño (o potencialmente de la masa) en lugar de medirse directamente por su adherencia a ser esférico.
No es necesario adivinar el material. A escala planetaria, todos los materiales se comportan más o menos como fluidos, y la fuerza dominante es la gravedad. No hay "sólidos" a esa escala. Solid es un concepto a pequeña escala.
@FlorinAndrei: Bueno, para un planeta en el límite del dibujo, obviamente está en un límite entre la autogravitación en una esfera y no. Debe darse el caso de que importa cuál es el material en ese punto.
un cuerpo planetario no tiene que estar en equilibrio hidrostático para ser considerado geológicamente diferenciado. Los cuerpos casi hidrostáticos se pueden ver como esferoides como el protoplaneta 4 Vesta
Nadie parece entender de qué se trata la pregunta.

Respuestas (2)

Creo que estás preguntando: "Si conocemos la forma de un objeto, ¿podemos determinar si está en equilibrio hidrostático?" Si es así, uno podría preguntarse si los astrónomos clasifican las pelotas de baloncesto o los cojinetes de bolas en equilibrio hidrostático, ya que son tan esféricos.

Por debajo de unos 100 km de radio, la respuesta es, en general, no. Dada una población de objetos grumosos al azar (como asteroides), algunos de ellos tendrán una forma cercana a una esfera por pura casualidad. La composición también importa: un objeto de este tamaño hecho de gas hidrógeno asumiría una forma esférica a partir del equilibrio hidrostático, pero un objeto hecho de roca podría no (como Mathilde a continuación). Podríamos hacer mejores predicciones dado el conocimiento detallado de los materiales y el entorno del objeto, pero esto no siempre es posible, como mencionaste. Para objetos pequeños, las fuerzas intermoleculares y atómicas dominan la gravedad.

Mathilde, de la página de wikipedia sobre asteroides.

Una vez que llega a un cierto tamaño de objeto, se vuelve mucho más fácil hacer una predicción sobre el equilibrio hidrostático. Esto aún depende en gran medida del contexto, y aún se presentan complicaciones por la composición del material, la temperatura, etc. Sin embargo, las fuerzas de unión atómica tienen cierta fuerza fija, pero la gravedad escala como la masa. Dados los materiales astrofísicos ordinarios, podemos estar muy seguros de que un cuerpo como Júpiter se encuentra en equilibrio hidrostático.

Puede hacer algunas estimaciones de orden de magnitud suponiendo que la energía de interacción atómica debe ser al menos tan grande como la energía térmica ( Hughes y Cole 1995 ). Si revisa la ecuación 5 de ese documento, verá una expresión explícita para un radio que divide objetos esféricos y no esféricos. Con cierta masa, la energía atómica vinculante se ve empequeñecida por el potencial gravitacional, y siempre obtienes un objeto esférico.

tl; dr: objetos pequeños no, objetos grandes sí, los objetos medianos pueden requerir un modelado detallado.

Para que un cuerpo celeste sea una esfera en equilibrio hidrostático, necesita ser un fluido. El equilibrio hidrostático no tiene sentido para cuerpos sólidos.

Entonces la Tierra y Marte no están en equilibrio hidrostático. Es esférico por la buena razón de ser un cuerpo masivo donde su propia gravedad es suficiente para evitar grandes irregularidades, pero no está soportado por presión (fluida), sino por incompresibilidad (sólida) y resistencia material.

Por otro lado, Júpiter y el Sol están en equilibrio hidrostático ya que la fuerza que evita que colapsen es en realidad presión (fluida).

Creo que el voto negativo (no de mí) se debe a que en masas lo suficientemente grandes y durante períodos de tiempo lo suficientemente largos, incluso los sólidos actúan como fluidos a este respecto.
También historia termal. Un cuerpo que ahora es 'sólido' en ciertas escalas de tiempo seguramente era bastante fluido en el momento de su formación. Después de enfriarse, se quedó como se formó: esférico.
La Tierra y Marte están en gran medida en equilibrio hidrostático . Por favor, no publiques especulaciones u opiniones como si fueran hechos, esto no es Yahoo Respuestas. Si no sabe mucho sobre un tema, deje que alguien más que sepa venga y lo responda. Habría esperado algo mejor de un usuario con más de 3000 de reputación en el sitio.
A escala planetaria, todos los materiales se comportan más o menos como un fluido, y la fuerza dominante es la gravedad.
Si la fuerza dominante fuera la gravedad, todos los objetos serían agujeros negros. Como no lo son, significa que los objetos tienen equilibrio. Simplemente sucede que para cuerpos no gaseosos no es equilibrio hidrostático.
@dotancohen No confíes tanto en Wikipedia. Puedo estar equivocado, pero esto es lo que aprendí en la Universidad.
Según la definición de planeta adoptada por la Unión Astronómica Internacional en 2006, los planetas y los planetas enanos son objetos que tienen suficiente gravedad para superar su propia rigidez y asumir el equilibrio hidrostático. Así que muchos astrofísicos piensan que la Tierra y Marte están en equilibrio hidrostático... La diferencia entre lo que llamas presión de fluido y la incompresibilidad [sic] de los sólidos parece no tener consecuencias, ya que la misma física se aplica a ambos: todo eso cambia es que la ecuación de estado para un sólido es mucho más "difícil"; no incompresible.
No confío en Wikipedia aunque lo menciono. En la universidad modelamos en qué punto la roca comienza a comportarse como un fluido dadas las escalas de tiempo geológico. En realidad, no es tan alto como cabría esperar, solo del tamaño de una montaña. Es decir, una gran montaña 'fluirá' en escalas de tiempo geológico. Y esto tiene sentido: en realidad describe lo que vemos en la naturaleza. La roca no es lo suficientemente rígida para soportar su propio peso. Volverse realmente redondo bajo la influencia de su propia gravedad toma del orden de 10 ^ 18 KG más o menos para la roca, creo que fue lo que se nos ocurrió.
¿Cómo pueden los astrónomos determinar la diferencia entre "equilibrio hidrostático" y "simplemente es esférico"?
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