En The Event One Wants a Gas Titan en su historia de construcción mundial

En los últimos años, hemos descubierto exoplanetas que desafían nuestras perspectivas tradicionales sobre cómo funcionan los planetas. WASP-17b tiene el doble de ancho que Júpiter, pero la mitad de masivo, probablemente debido a su proximidad orbital a su sol.

Saturno mismo es muy confuso. Es el segundo después de Júpiter en diámetro y masa. A pesar de eso, Saturno es el planeta más ligero del sistema solar, con solo 0,687 gramos por centímetro cúbico. Su atmósfera es 75% de hidrógeno y 25% de helio. ¿Podría esto haber jugado un papel en la determinación de la densidad récord de Saturno?

Entonces, en el caso de que algún constructor de mundos cree un Júpiter alternativo de cinco mil millones de años que sea 11 veces mayor en masa (muy parecido a HD 106906 b) pero más liviano en densidad y aún en órbita a 483.8 millones de millas del sol, ¿la estructura general ser realista sonido? ¿Un super-Júpiter con una atmósfera de 75% de hidrógeno y 25% de helio ayudaría a reducir su densidad por debajo del Júpiter normal?

Respuestas (1)

Wikipedia dice:

Por lo tanto, la atmósfera de Júpiter tiene aproximadamente un 75 % de hidrógeno y un 24 % de helio en masa, y el uno por ciento restante de la masa consiste en otros elementos. El interior contiene materiales más densos, de modo que la distribución es aproximadamente un 71 % de hidrógeno, un 24 % de helio y un 5 % de otros elementos en masa.

Tenga en cuenta el uso de la comparación "por masa" , lo que significa que incluso en estos resultados, el hidrógeno solo se pondera 1 contra el helio. ≈ 4 (dependiendo del isótopo).

Para un gigante gaseoso más difuso, necesita algo que empuje el gas hacia afuera de modo que el equilibrio hidrostático se alcance un poco más.

Ahora, para hacer esto, podemos mirar un par de ecuaciones diferentes.

d pag d z = − ρ gramo = − 4 GRAMO ρ 2 π z 3
Donde equilibramos la fuerza de la presión del gas ( pag ) con la fuerza gravitacional a una altura z .

Podemos relacionar la presión y la densidad a través del volumen y la ecuación de los gases ideales, dada ρ = METRO V = v m V ∴ V = v m ρ y pag V = v R T tal que:

pag m = ρ R T
Dónde m es el peso atómico de nuestro gas. Ahora podemos ponerlo todo junto como:
d pag d z = − 4 GRAMO π z 3 ( m pag R T ) 2

Sin embargo, ahora llegamos a un callejón sin salida. No tenemos una temperatura fija ni una composición fija del planeta. Sin embargo, usted tiene la libertad de elegir.

  • Podría decidir que su núcleo todavía está caliente, a través de desintegraciones radiactivas, colisiones, tal vez alguna fuente artificial. Independientemente, si hay una fuente de calor suficiente, puede bombear su gigante de gas bastante grande.

  • Puedes jugar un poco más con tu densidad.

  • Podrías tener algunas lunas en órbita tirando de la atmósfera (aunque esto no sería estable).

Tienes la libertad de decidir cuál de estos te gustaría. Si está buscando escribir una historia, dudo que sus lectores quieran un análisis particularmente profundo sobre cómo funciona el planeta, por lo que ir mucho más allá, a menos que lo desee particularmente, sería procesar números por el simple hecho de hacerlo.

TLDR: las temperaturas más altas pueden contrarrestar las densidades más altas. Establecer un equilibrio hidrostático más alejado puede ser una cuestión de aumentar la temperatura (y, por lo tanto, la presión del gas).

Esto es realmente una cosa: en.wikipedia.org/wiki/Hot_Jupiter
@Zxu Ese enlace es discutible porque los sistemas Hot Jupiter no tienen planetas rocosos.
¿Más lejos, como más cerca de la superficie?
Como más lejos de la superficie. z en el punto de equilibrio será el radio de tu planeta.
Entonces, ¿un equilibrio hidrostático adicional aumenta o disminuye el radio?
Exactamente, como un globo: cuanto más empujas, más grande se vuelve, cuanto menos lo haces, más pequeño es. Al inflar un globo estás aumentando la v (cantidad de gas que hay) en el pag V = v R T ecuación, entonces el gas se expande hasta que la goma del globo puede equilibrar la presión. En nuestro Júpiter aumentamos la temperatura, luego el planeta se expande hasta llegar a un punto donde la gravedad puede equilibrar la presión del gas.
@JohnWDailey Hay una sección en el artículo que se llama directamente "Planetas terrestres en sistemas con Júpiter calientes".
Lo que plantea otra pregunta: ¿a qué distancia de la atmósfera de nuestro Júpiter se encuentra el equilibrio hidrostático?
@JohnWDailey El equilibrio hidrostático debe satisfacerse en todo el cuerpo, despreciando las pequeñas perturbaciones. De lo contrario, habría importantes movimientos de gas hacia arriba o hacia abajo en todo el planeta y se producirían pulsaciones radiales. Claramente, este no es el caso, aunque hay algunos efectos locales a pequeña escala.
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