Separarse de esta pregunta ya que era demasiado grande.
Estoy diseñando un sistema exoplanetario que fue víctima de un súper Júpiter expulsado desde una supernova cercana que se estrelló contra el gigante gaseoso más grande del sistema y luego abandonó el sistema.
Sistema planetario
El sistema planetario es bastante joven; aún no ha terminado de formar planetas terrestres. Se fusionó a partir de los restos de varias supernovas, que tenían cantidades notablemente altas de flúor y cloro. Todos los cuerpos en el sistema poseen niveles notables de estos dos elementos. La reciente formación de un púlsar en un sistema vecino irradió gran parte del sistema, además de enviar un super-Júpiter a toda velocidad hacia él. El super-Júpiter chocó con el gigante gaseoso más grande del sistema en su salida del sistema, extendiendo gran parte de la masa de su víctima por todo el sistema y alterando las órbitas de la mayoría de los planetas y protoplanetas.
El sistema interno consta de alrededor de 35 protoplanetas, muchos con órbitas algo excéntricas. Hay un delgado cinturón de asteroides, pero la mayoría de los asteroides están dispersos alrededor del sistema en lugar de estar concentrados. Un gigante de hielo está en el borde del sistema interno, habiendo migrado hacia adentro. El sistema exterior comienza con el antiguo segundo gigante gaseoso más grande del sistema, absorbiendo concentraciones de masa del primero más grande. Un mini-Neptuno orbita cerca de otro gigante gaseoso y es probable que choque con él pronto. Otro mini-Neptuno está a 65 UA, habiendo sido arrojado por el super-Júpiter entrante. Ahora está migrando fuera del sistema.
El gran gigante gaseoso estaba siguiendo inmediatamente el cinturón de asteroides cuando fue golpeado.
Dos preguntas importantes aquí:
Nota: He dejado las masas planetarias involucradas intencionalmente vagas para no exacerbar ningún problema con el sistema. Siéntase libre de asumir las masas que desee.
La principal dificultad para recoger gases es la cuestión de la velocidad del gas. Siempre que la velocidad relativa entre la nube de gas y el planeta o la luna relativamente cercanos sea pequeña, existe la posibilidad de recoger parte del gas. La respuesta de Gary Walker tiene una buena aproximación de primer orden.
La dificultad es que el planeta rebelde está ingresando al sistema no a velocidad interplanetaria, sino a velocidades interestelares. Lo más rápido que puede moverse un objeto en nuestro Sistema Solar y aún permanecer atado a la gravedad del Sol es de 72 Km/s. Un cuerpo entrante se moverá al menos a esa velocidad, si no incluso más rápido. Dado que sabemos que KE=1/2MV^2, es trivial ver que los aumentos en la velocidad tienen efectos descomunales en la energía cinética entregada por el cuerpo que impacta.
En términos prácticos, un objeto que se mueve a la mera velocidad orbital (6-7 Km/s) ya tiene suficiente energía para ser extremadamente peligroso. El transbordador espacial necesitaba ventanas de reemplazo debido al impacto de las partículas de pinturaen órbita, por lo que todo un planeta joviano que se mueve a velocidad interestelar produce más energía cinética que la que mi calculadora tiene ceros... El impacto esencialmente convertirá las atmósferas de los dos planetas en vapor o plasma, y toda la eyección se moverá a velocidades bastante extremas. velocidades y tienen una enorme cantidad de energía térmica. Es más probable que los gases de alta velocidad provenientes de la colisión rasguen cualquier cosa con la que entren en contacto, en lugar de agregarse al cuerpo, y a menos que el cuerpo tenga un campo gravitacional extremadamente fuerte, o un campo magnético poderoso en el caso del plasma, el los componentes atmosféricos volarán más allá de los diversos cuerpos. Los cuerpos protoplanetarios necesitan toparse con nubes de gas frías y de movimiento lento para recoger los gases gravitacionalmente.
Incidentalmente, todavía está tratando de agregar gases reactivos a los planetas, pero estos elementos se unirán fuertemente a otros elementos sin importar lo que haga (inyectarlo como vapor de alta velocidad y alta temperatura simplemente lo hace aún más reactivo), lo que es por eso que son reactivos y no se encuentran como elementos libres en la Tierra, por ejemplo.
pero no soy un físico planetario con solo una comprensión aproximada de la física orbital, principalmente informada por el Programa Espacial Kerbal (tómalo por lo que vale). Tenga en cuenta también que puede haber grandes variaciones en los resultados cuando las masas de los planetas involucrados varían en un 10% o menos.
No pasará mucho tiempo para que todas esas órbitas altamente elípticas del sistema interno se conviertan en órbitas casi circulares más comunes que vemos en nuestro sistema solar. La razón es que las órbitas altamente elípticas tienden a toparse con otras cosas con bastante rapidez.
Cualquier tipo de sistema orbital se puede modelar en Universe Sandbox , aunque no sé si modelará la composición planetaria. Y a diferencia de mi cerebro, aplica rigurosamente las leyes de la física y la termodinámica. Puede configurar cualquier tipo de situación que desee y ver cómo explota todo en un glorioso planeta que destruye el fuego.
¿Cuál es el resultado del gas arrojado por la colisión?
Incluso en un sistema solar primitivo, el objetivo joviano habría despejado su órbita de los planetas cercanos; si ese no fuera el caso, el joviano no podría haber logrado alcanzar una masa muy grande. En tal caso, hay al menos 10 millones de kilómetros separando al joviano del planeta más cercano en una órbita estable. También tenga en cuenta que la duración del acercamiento más cercano siempre está limitada por las diferencias en la velocidad orbital alrededor de la estrella.
Suponga que el objetivo joviano combinado y la bala superjoviana pierden alrededor del 10 por ciento de su masa en la colisión como eyección. Suponga también que la masa planetaria combinada es igual a 30 veces la de Júpiter, es decir, se expulsa un total equivalente a 3 de la atmósfera potencial de Júpiter. Esta atmósfera será necesariamente mayoritariamente hidrógeno y la mayor parte del resto será helio. Esto representa una masa combinada considerablemente más alta que el par promedio de gigantes gaseosos.
Considere la eyección como equivalente a una gran explosión. ¿Cuánto de la eyección golpearía la Tierra a la distancia optimistamente cercana de 10 millones de km? El área de una esfera de 10 millones de km de diámetro es de aproximadamente 1,25e15 km^2, el área de la sección transversal de la Tierra es de aproximadamente 1,27e8 km^2, por lo que solo aproximadamente 1 parte en 10 millones de la eyección impactaría la Tierra directamente en una explosión (o un solo paso orbital a través de la nube de eyección). Entonces, de las 3 masas de eyección de Júpiter, aproximadamente una masa de 0.0000003 de Júpiter impactaría la Tierra. Esto sigue siendo mucha masa, alrededor de 5.69e20 kg, especialmente. teniendo en cuenta que esto es unas 100 veces la masa total de la atmósfera terrestre.
Esta es solo una aproximación de primer orden, pero claramente es plausible que no solo puedas obtener una atmósfera, sino que podrías obtener una gran cantidad de ella. Es cierto que la Tierra no puede retener una atmósfera de hidrógeno/helio durante eones y los planetas más pequeños la perderían mucho más rápido. La dispersión de la eyección no será uniforme en absoluto, por lo que podría esperar menos o más dependiendo de los detalles del impacto. No tienes que estar particularmente cerca para conseguir una nueva atmósfera.
Debido al viento solar, la eyección será expulsada del sistema solar interior con bastante rapidez, pero solo necesita 1 pasada en la nube de eyección fresca para recoger una gran cantidad de atmósfera.
bob emo
tucídides
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