En respuesta a una pregunta sobre un asteroide lleno de materia degenerada , Ender Look sugirió que usar materia de una enana negra sería mejor que usar materia de una enana blanca, ya que las enanas negras son más frías. La temperatura típica de una enana blanca podría ser 10.000 K, que es demasiado alto.
El problema es que lleva mucho tiempo formar una enana negra. La distinción entre una enana blanca y una enana negra es algo arbitraria, en parte porque "enana negra" no es un término técnico. Algunos simplemente dicen que las enanas negras son enanas blancas que se han enfriado hasta el punto en que ya no emiten una cantidad sustancial de luz visible . Según esa definición, es posible que ya tengamos algunas enanas negras (por ejemplo, la estrella compañera de PSR J2222-0137). Sin embargo, esto corresponde a una temperatura de alrededor de 2800 a 3000 K, que sigue siendo demasiado alta para los propósitos de la pregunta original sobre la materia degenerada. Por lo tanto, necesito definir una enana negra como una enana blanca que se ha enfriado a unos 1000 K o menos.
El problema es que esto llevará mucho tiempo y es posible que no haya enanas negras tan geniales en la galaxia. Esto significa que estoy dispuesto a usar medios artificiales para convertir una enana blanca regular ( 10.000 K) en una enana negra ( 1000K). La civilización que realiza la transformación se clasifica como una civilización Tipo II en la escala de Kardashev y tiene todos los poderes y tecnologías que esperaría que tuvieran (excepción clave: sin viajes FTL).
¿Cómo puede esta civilización Tipo II convertir una enana blanca en una enana negra, dentro de un marco de tiempo razonable (digamos, 100 a 1000 años)?
Otras especificaciones:
Debo agregar que ¿Qué se podría hacer para que una enana roja se convierta en una enana azul, luego en una enana blanca y finalmente en una enana negra en un corto período de tiempo? habla de esto, pero parece que están usando una enana negra que es extremadamente genial (más como 10 o 100 K). También hay algunas otras diferencias:
Básicamente, estás preguntando cómo absorber el calor de un enano sin absorber toda la masa. Eso es muy difícil.
Los tres métodos clásicos de transporte de calor son la radiación, la convección y la conducción. Una enana blanca ya emite esencialmente toda la radiación que puede desde su superficie, por lo que no hay mucho más que puedas hacer con la radiación, aparte de esperar unos cien mil millones de años.
La convección se lleva el calor por el movimiento de la materia caliente. Eso funcionaría, pero si no devuelves el asunto, te quedas sin nada de la estrella. Si devuelves la materia, necesitarás una enorme fuente de energía para levantar la materia caliente de la estrella, dejar que irradie su calor y luego volver a bajarla sin que desvíe la (enorme) energía potencial gravitatoria que tiene. el WD en calor y volver a calentar el WD.
La conducción no parece ser relevante ya que la WD es mucho más caliente que cualquier materia sólida.
Dada la tecnología casi mágica, lo único que se me ocurre es remover de alguna manera el interior del WD para traer el material mucho más caliente del interior a la superficie donde la vieja dependencia de Stefan-Boltzman T 4 irradiaría calor mucho más rápidamente. Todavía es un proceso largo y lento, pero mucho más rápido que quedarse sentado viendo cómo se enfría el WD por sí solo. Tenga en cuenta que esta agitación se debe hacer con mucho cuidado para no mezclar demasiado material sin fusionar en las regiones más calientes y causar una nueva ignición o incluso una nova. Consulte este artículo para obtener información sobre las estructuras de WD. Algunas WD pueden ser estables frente a la agitación; otros estallarán o volverán a encenderse.
Cualquier tecnología más allá de eso parece tecnología completamente mágica y, por supuesto, con eso, puedes hacer cualquier cosa.
Nota: El material de una enana negra sería muy, muy denso, pero no sería estable. En la estrella, su estabilidad se mantiene gracias a la inmensa presión de la inmensa gravedad de la estrella. Una vez que se extrae una muestra del centro de la estrella (la superficie de una WD o una enana negra es materia ordinaria porque allí no hay suficiente presión para que se degenere), explotaría con bastante violencia.
La superficie de una estrella es por donde sale toda la energía por radiación. En una esfera regular que es , pero es volumen lo que implica una relación superficie-volumen de . Con tendrías una proporción de .
Si tuviera que cambiar la forma o "dividir" la estrella en objetos más pequeños, mejoraría significativamente esa proporción a favor del área de superficie y, por lo tanto, la salida de radiación.
Wikipedia afirma sobre las Civilizaciones Tipo II:
El levantamiento de estrellas es un proceso en el que una civilización avanzada podría eliminar una parte sustancial de la materia de una estrella de manera controlada para otros usos.
¿Por qué no desmontar la estrella en partes más pequeñas, cada una de las cuales tiene una producción de energía por volumen significativamente mayor?
Suponiendo que una civilización pueda "eliminar porciones sustanciales de la materia de una estrella" para reutilizarla, también podría estabilizar las porciones eliminadas, esto debería funcionar decentemente para enfriarlo (al menos mucho más rápido de lo que lo haría por sí solo). Incluso podrían enfriar las porciones más pequeñas con algún proceso adicional.
Lo único que necesitaría después de eso es volver a ensamblar toda la materia estelar reunida, pero no veo que esto sea un problema para una civilización que puede desarmar una estrella y reutilizar las fracciones más pequeñas. Básicamente, solo necesitaría armarlo, y dado que no es un armario IKEA, el orden en que lo armó tampoco importa.
Tenga en cuenta: no soy astrónomo, solo un ingeniero muy interesado en la física. No estoy seguro de lo que sucedería si dividieras una estrella al lado de lo obvio.
Con láseres.
Lo digo en serio. El enfriamiento por láser es una cosa. Y funciona mejor con gasolina, lo cual es bueno en este contexto.
Ahora, puede tomar demasiado tiempo y demasiados láseres para obtener lo que desea si solo dispara a la estrella. Es posible que desee traer otra estrella, mucho más pesada que su marca. Comenzará a robar materia del más pequeño, así:
Dispara tus láseres de enfriamiento a la materia que se transfiere entre las estrellas para enfriarla. Luego recójalo antes de que caiga en la estrella más pesada. Guárdelo en otro lugar. Si se apega al objetivo de la pregunta vinculada, que es tener partes de la estrella y no una entera, puede procesar la materia que obtiene de este proceso en paquetes del tamaño de un asteroide.
Al ser una civilización Kardashev II, tu gente puede incluso recolectar algo de energía de la estrella más pesada para alimentar los láseres y cualquier maquinaria de recolección involucrada en el proceso.
Convierta la energía térmica en materia a través de la fusión de hierro.
1: Comience con un tipo específico de enana blanca susceptible de esta maniobra: https://en.wikipedia.org/wiki/White_dwarf#Type_Iax_supernovae
Se ha propuesto que la supernova de tipo Iax, que involucra la acumulación de helio por parte de una enana blanca, sea un canal para la transformación de este tipo de remanente estelar. En este escenario, la detonación de carbono producida en una supernova de Tipo Ia es demasiado débil para destruir la enana blanca, expulsando solo una pequeña parte de su masa como eyección, pero produce una explosión asimétrica que patea a la estrella, a menudo conocida como estrella zombi . a las altas velocidades de una estrella de hipervelocidad. La materia procesada en la detonación fallida es reactivada por la enana blanca con los elementos más pesados, como el hierro, cayendo hasta su núcleo, donde se acumula. Estas enanas blancas con núcleo de hierro serían más pequeñas que el tipo de carbono-oxígeno de masa similar y se enfriarían y cristalizarían más rápido que esas.
De todos modos, la estrella zombie es buena para esta aplicación porque se enfría más rápido. Y usaremos ese núcleo de hierro para enfriarlo extra rápido con
2: Fusión de hierro.
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak
Para elementos más livianos que el hierro en la tabla periódica, la fusión nuclear libera energía mientras que la fisión la consume. Para el hierro y para todos los elementos más pesados, la fusión nuclear consume energía, pero la fisión nuclear la libera. Los elementos químicos hasta el pico de hierro se producen en la nucleosíntesis estelar ordinaria. Los elementos más pesados se producen solo durante la nucleosíntesis de supernova. Es por eso que tenemos más elementos de pico de hierro que en su vecindario.
La fusión del hierro es endotérmica y, por tanto, energéticamente desfavorable. Si hay un barco lleno de energía disponible, podría empujarlo en esa dirección. Bajo cualquier condición energética, la fusión de hierro (y elementos más pesados) consumiría (calor) energía del entorno que se destinaría a la creación de nueva materia.
Al igual que otras reacciones endotérmicamente desfavorables, un catalizador ayudaría a avanzar. Usaremos
3: Fusión catalizada por muones. https://en.wikipedia.org/wiki/Muon-catalyzed_fusion
La fusión catalizada por muones (μCF) es un proceso que permite que la fusión nuclear tenga lugar a temperaturas significativamente más bajas que las temperaturas requeridas para la fusión termonuclear, incluso a temperatura ambiente o inferior. Es una de las pocas formas conocidas de catalizar la fusión nuclear.
Afortunadamente, su civilización de tipo 2 es dueña del muón, y utilizan rutinariamente la fusión catalizada por muón para satisfacer todas las necesidades energéticas. Pero aquí convertimos esos muones persuasivos en hierro recalcitrante, persuadiendo a los socios para que se reúnan y se fusionen. Un haz compacto de muones que penetre en la capa exterior de oxígeno/carbono podría funcionar, o quizás los muones deban generarse in situ (si podemos encontrar maquinaria lo suficientemente robusta para soportar la presión).
Las dimensiones espaciales adicionales podrían ayudar con esto si están disponibles, pero probablemente eso sería rechazado como pura fantasía.
Compresión. Luego expansión. Por gravedad artificial.
Cuando la materia se aprieta para ocupar menos espacio, se calienta. Por el contrario, si se expande, se enfría.
Si esta civilización puede simular la gravedad, tal vez tengan formas de curvar el espacio, simulando el efecto de la masa en el espacio (para producir gravedad) sin tener que usar la masa. Exactamente cómo la civilización logra esto se deja como ejercicio para el lector.
Entonces: curva el espacio dentro de la enana negra con más fuerza, aumentando efectivamente su gravedad. A medida que se tira hacia adentro, se calentará. ¡Ten cuidado! Si lo comprime demasiado, lo llevará al punto en que puede fusionar su oxígeno y carbono, ¡y eso generará un montón de nuevo calor no deseado! Detente antes de eso. Apriétalo hasta obtener un acogedor brillo de cuerpo negro y deja que vuelva a irradiar rápidamente calor hacia el espacio como lo hizo en sus días de enana blanca.
Luego apague el jugo y deje que el espacio se relaje. A medida que se expande, la enana negra se enfriará. Es posible que aún necesite guantes para horno.
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