¿Cuánta energía se necesitaría para encender una enana marrón?

El libro del universo extendido del videojuego Halo , Halo: Evolutions , describe la Batalla de Psi Serpentis , en la que un planeta superjoviano se convierte en una enana marrón mediante un bombardeo nuclear masivo de su núcleo, destruyendo la flota alienígena del Covenant, mucho más poderosa que la persigue.

La flota del Covenant se reagrupó y persiguió a la flota de Cole hasta que un grupo de naves Insurreccionistas emergieron del desliespacio. Dirigidos por el Bellicose fuertemente modificado, abrieron fuego contra el Covenant, perdiendo una cuarta parte de su número. Una vez que atacaron, atravesaron la formación del Pacto y se retiraron del sistema. Cole mismo movió el Everest más profundamente en el pozo de gravedad de Viperidae mientras la flota del UNSC procedió a retirarse. Luego, el Almirante emitió una transmisión a las naves del Covenant que lo perseguían, alardeando de sus propios logros mientras se burlaba de su afirmación de rectitud. Sintiendo y aceptando el desafío, el Covenant se movió para atacar el Everest, pero su plasma fue desviado por la magnetosfera del planeta.

Cole movió al Everest más allá del punto de no retorno del pozo de gravedad de Viperidae y lanzó una andanada de misiles a la nave líder en la formación del Covenant. El fuego nuclear destruyó el barco, pero el resto de la flota sufrió pocos daños.

Mientras la flota del Covenant estaba distraída por el bombardeo, Cole había lanzado cien ojivas nucleares Shiva al núcleo inestable de Viperidae. La ignición resultante hizo que el planeta se convirtiera en una nova, experimentando una fusión estelar y convirtiéndose brevemente en una enana marrón. La onda de choque resultante destruyó todas las naves del Covenant, redujo a Viperidae a una roca humeante y presumiblemente destruyó el Everest.

¿Es tal táctica de batalla realmente válida, en el sentido de que sería suficiente lanzar una gran cantidad de armas nucleares en el núcleo de un planeta superjoviano para provocar que se encienda y se convierta en una enana marrón? Si es así, ¿cuánta energía se requiere para que esto suceda?

La respuesta tiene un enlace al documento que investiga esto. En realidad, era una preocupación real que una explosión nuclear pudiera hacer explotar los océanos. Todos estaban felices cuando se descartó en lugar de ser extremadamente improbable.
¿Por qué los votos cerrados? Parece una pregunta válida.
@ HDE226868 esto me parece una pregunta directa de física. El hecho de que surja de un escenario ficticio no significa necesariamente que sea una construcción del mundo.

Respuestas (2)

2.55 × 10 45  julios . Pero probablemente no funcionará.

Hay algunas cosas que debemos aclarar aquí, a saber, las diferencias entre las enanas marrones y los planetas gigantes. He aquí dos de los más importantes: [1]

  • Mass. Las enanas marrones son, en el extremo inferior de la masa, mayores que ~13 masas de Júpiter, y hay una zona de transición turbia entre las enanas marrones de baja masa y los gigantes gaseosos de alta masa (ver Burgasser ). Otras categorías de objetos, como las enanas submarrones, solo sirven para enturbiar las aguas. Pero la mayoría de las enanas marrones se encuentran en las docenas de masas de Júpiter, extendiéndose a unas 80 masas de Júpiter. Entonces, para convertir un super-Júpiter (en realidad, un término técnico) en una enana marrón, tendrías que aumentar su masa. Como calculó Samuel, este cambio en la masa resulta ~2.55 × 10 45 julios.
  • Estructura. La estructura es muy importante cuando se analizan objetos subestelares. Las enanas marrones en realidad no tienen capas , mientras que los gigantes gaseosos normalmente las tienen. Así que tendrías que encontrar una manera de deshacerte de todas las capas de materia en un gigante gaseoso para que se parezca más a una enana marrón. La composición es un factor relacionado, aunque muchos de los mismos compuestos (incluso además del hidrógeno y el helio) están presentes en las enanas marrones. Esta respuesta en Physics Stack Exchange (que es fantástica) establece que necesitaría una capa de deuterio para que se produzca la fusión, como es el caso de una enana marrón, lo cual tiene sentido.

Necesitarías cambiar ambas cosas para convertir un gigante gaseoso en una enana marrón de baja masa.

También hay un problema más: desencadenar una explosión nuclear no serviría de mucho (sorprendente, ¿verdad?). ¿Por qué? Bueno, podrías hacer estallar un montón de armas nucleares, elevando así la temperatura y la presión en un cierto volumen. Pero tendría dificultades para mantener las condiciones necesarias para la fusión de hidrógeno ( al menos ~10 7 Kelvin, para la cadena pp ). Obviamente, las armas nucleares alcanzan esta temperatura , pero se enfrían rápidamente. La temperatura caería rápidamente, al igual que la presión. Es posible que obtenga un poco de fusión, pero dudo que sea suficiente para sostener la fusión de hidrógeno, a menos que aumente la masa. Este documentodescubrió que no sería posible una fusión descontrolada en una atmósfera similar a la de la Tierra, y sospecho que aquí existirían mecanismos similares de pérdida de energía, lo que haría imposible que la fusión suceda como usted pretende.

Sería mucho más fácil alcanzar las condiciones necesarias para la fusión de deuterio, y supongo que eso requiere una temperatura inicial más baja, pero una reacción sostenida sería igual de difícil.

Por diversión, así es como cae la emisión de radiación térmica (nuevamente, desde aquí ):

Tenga en cuenta que, por supuesto, esto aumentaría si aumentara la cantidad de armas detonadas (¿100 realmente serían suficientes?). Dicho esto, me preocuparía cómo propones llevar las armas tan adentro de la enana marrón. Yo pensaría que antes de llegar al núcleo, donde las condiciones para la fusión serían mejores, las temperaturas y presiones podrían provocar una detonación prematura, lo que llevaría a un uso mucho menos efectivo de las armas.


Algunas otras críticas al azar del escenario:

  • Lo más probable es que Viperidae no tuviera elementos más pesados ​​en su interior, por lo que no se convertiría en "roca" después. No sé cuál sería el resultado, pero una parte sustancial podría permanecer como gas.
  • Un gigante gaseoso no debería tener un "núcleo inestable".
  • No hay un "punto de no retorno" del "pozo de gravedad", ya que Viperidae no es un agujero negro, aunque quizás esto se refiera a niveles bajos de combustible.
  • La onda de choque podría no ser demasiado poderosa a menos que se expulsara material para transportarla. El espacio no es un vacío, pero aún así (en general) no conduce demasiado bien las ondas de choque a menos que el medio sea lo suficientemente denso.

Supongo, sin embargo, que realmente no te importan mucho estos puntos.

¿Entonces 2.55E45 julios? (15 masas extra de Júpiter en términos de energía).
@Samuel Por lo que puedo decir, sí.
También tiendo a enterrar mi lede. Suficiente que ahora tengo el hábito de volver al final de la composición para asegurarme de haberme molestado en ATFQ, como mi departamento universitario. lo pondría la silla. ("¡Responde la pregunta!")
@ nitsua60 Ah, sí, lo he oído antes. ¿Alguna otra recomendación de mejora, por cierto?

En resumen, no, esta no es una táctica de batalla válida. Un arma nuclear tendría poco o ningún efecto incluso en un pequeño gigante gaseoso. La clave no es la energía, es la masa.

Un bombardeo nuclear desde la órbita podría tener un rendimiento detonado total de gigatones o incluso teratones de TNT. Eso suena como mucho, y lo es, si está considerando lo que le haría a las condiciones en nuestro propio planeta. Sin embargo, eso no es ni una gota en el océano de las fuerzas y energías que actúan dentro de un gigante gaseoso, sin importar un superjoviano.

La clave, como decía, es la masa. Se necesitan entre 25 y 40 masas de Júpiter antes de que comience a ver una quema sostenida de deuterio (dependiendo de la composición exacta del gigante, la cantidad de ganancia solar de su estrella y qué, exactamente, considera suficiente actividad de subfusión para trazar una línea en la arena entre el gigante gaseoso y la enana marrón). Si el planeta está actualmente alrededor de 20 M J, tendrías que alimentar al gigante gaseoso con una masa adicional de 5 Júpiter para tener la posibilidad de ver una producción neta de energía de la quema de deuterio. No tenemos nada cerca de la tecnología necesaria para mover este tipo de masa en algo que se acerque a una escala de tiempo de guerra. Si lo hiciéramos, la táctica de encender un superjoviano para convertirlo en un arma sería superflua; simplemente podría tallar un gran trozo de una luna cercana y lanzarlo a sus perseguidores en un disparo de escopeta de alta velocidad de asteroides del tamaño de Europa.