¿Es mi planeta realista?

¿Es mi planeta realista? No necesita ser capaz de soportar la vida, ya que es solo otro planeta en mi sistema solar, pero ¿es realmente posible un planeta con una densidad y gravedad tan altas? Calculé la densidad y la gravedad con la siguiente ecuación:

Gravedad = Masa Radio 2

Densidad = Masa Volumen

Y estos son los valores para mi planeta:

Masa - 0,4 masas terrestres

Radio - 0,3 radio de la Tierra

Gravedad - 4.44 Gravedad terrestre

Densidad - 3.54 Densidad terrestre

Tu planeta está hecho de oro. (La densidad promedio de la Tierra es de alrededor de 5,5. La densidad del oro es de 19,3, casi 3,5 veces la densidad promedio de la Tierra).
bueno, eso podría ser útil
@AlexP tungsteno - 19,25 g/cm3. Muy refractario, debe soportar que la estrella se convierta en gigante roja sin evaporarse (temperatura de gigante roja: 5000K. Temperatura de ebullición del tungsteno: 5555C = 5828K)
@AdrianColomitchi: El wolframio también funciona, el wolframio es un metal base ; el oro es mucho más fascinante 💰💰💰
@AlexP con un planeta entero en oferta, el oro será tan barato como la tierra. Literalmente :)
@AdrianColmitchi Wolfram es otro nombre para tungsteno

Respuestas (4)

Creo que has cometido algunos errores en tus cálculos y tu planeta no es realista.

Digamos que la Tierra tiene radio 1 y masa 1, entonces su volumen es 4 / 3 π R 3 y su densidad 1 4 / 3 π ⋅ 1 3 = 0.24 .

Tu planeta con radio 0,3 y masa 0,4 tendría una densidad de 3,54, pero esto sería unas 15 veces la densidad de la Tierra.

La densidad media de la Tierra en unidades métricas es 5,51 gramo / C metro 3 , por lo tanto tu planeta tendría una densidad media de 81,6 gramo / C metro 3 , unas 4 veces la densidad del osmio, el elemento más denso conocido.

Usted dice que el osmio es el elemento más denso, pero ¿hay compuestos más densos que él, posiblemente debido a una estructura cristalina más compacta o algo así?
@ nick012000, los núcleos atómicos son mucho más densos que el osmio, pero cuando están en los átomos usan una gran cantidad de espacio vacío que reduce mucho la densidad. Que yo sepa, no hay ningún compuesto más denso que el osmio fuera de las estrellas de neutrones.
Sí, pero me refiero a la configuración general del cristal como un todo. Es posible que diferentes configuraciones de átomos tengan diferentes densidades; una estructura cúbica simple tiene una eficiencia de empaquetamiento del 52 %, por ejemplo, mientras que una estructura de cristal cúbico centrado en las caras tiene una eficiencia de empaquetamiento del 74 %.
@ nick012000 si bien esto es cierto, esto ya está incluido en la densidad de osmio. E incluso si hay una estructura cristalina más densa, la diferencia no será un factor de 4.

La densidad y el radio dependen de lo que está hecho un planeta

La idea de AlexP de un planeta hecho de tungsteno de los comentarios puede ser menos "sexy" que el oro, pero está más cerca de la idea correcta. No existe ninguna circunstancia en la que solo el oro se acumule en un planeta, pero un planeta que ha pasado mucho tiempo muy cerca de una estrella puede evaporar todos los elementos más ligeros. La densidad más alta que puede obtener con un planeta sería de uno que promedia alrededor de 4600-5000 ° C. Esto hervirá todo lo demás dejando solo una masa fundida de tungsteno, osmio, renio y tantalio. Si luego sucediera algo que jala o empuja al planeta más lejos de la estrella, te quedarías con un mundo sólido de metal pesado con una densidad de entre 16,65 y 22,59 g/cm³, dependiendo de las proporciones de estos 4 elementos restantes. Como no obtendrás un mundo puramente de Osmium de esta manera, su límite de densidad real probablemente será de alrededor de 20 g/cm³. (Técnicamente, un planeta puramente renio podría tener 21 g/cm³, pero su punto de ebullición está tan cerca del tungsteno menos denso que es inviable hervir el tungsteno sin perder también el renio).

Dado que la Tierra tiene una densidad de 5,51 g/cm³, esto significa que su densidad máxima será unas 3,63 veces la de la Tierra.

En total, esto significa que el planeta con un radio terrestre de 0,3 tendría un volumen terrestre de 0,027 y una masa máxima de alrededor de 0,1 Tierras y 1,11 G.

Si su objetivo es en cambio 4.44G, necesita un radio un poco más de 1.2 Tierras.

Una tercera (¿posible?) solución sería si este planeta contuviera varias veces más neutrones que la materia normal. Dado que los neutrones aportan masa, pero no carga, puede unirlos a la materia normal para aumentar su masa y densidad. Si lo hace, obtendrá las dimensiones que está buscando (con las correcciones de L. Dutch). Dicho esto, tal planeta se volvería extremadamente radiactivo. No estoy seguro de cómo calcular en qué punto un planeta así se convertiría simplemente en una bomba nuclear gigante; entonces, no estoy 100% seguro de que esto sea realmente viable, pero probablemente sería la explicación más creíble de tales proporciones. Quizás este escenario podría explicarse por la formación del planeta en los escombros de una estrella de neutrones que explotó.

-1 porque la diferencia definitivamente no es despreciable, de hecho es bastante significativa: la gravedad superficial es inversamente proporcional al cuadrado del radio.
@Cassiterite realizó los cálculos y tiene razón. Quité esa parte de mi respuesta.
Como penitencia por su afirmación errónea, creo que es justo agregar algunos cálculos sobre cuál debería ser el radio para alcanzar los 4,44 g con la combinación refractaria de metales que propuso :) (mejorará la calidad de la respuesta)
@Nosajimiki-ReinstateMonica Genial, eliminé mi voto negativo :)
Es posible que desee calificarlo de que "no hay circunstancias naturales"; porque es posible con los antinaturales.

Tengo curiosidad por saber cómo llegaste a 3,54 como densidad.

Pero aquí está la manera simple de ilustrar el problema con el número: el volumen es proporcional al cubo del radio. Un planeta con el doble de radio tiene ocho veces el volumen.

Entonces la densidad es proporcional a

METRO a s s / R a d i tu s 3
.

Que es bastante fácil de conectar:

0.4 / ( 0.3 ∗ 0.3 ∗ 0.3 ) = 14.8

3,54 es claramente la densidad de una esfera con radio 0,3 y masa 0,4.

Si desea comparar su planeta ficticio con los planetas reales, puede explorar el archivo de exoplanetas de Caltech , donde tienen tablas organizadas por masa, radio y todo tipo de otras características astrofísicas interesantes.

Si quieres un planeta "realista", simplemente elige uno de esta lista y cámbiale el nombre :)

OP no pregunta "¿cómo puedo encontrar un planeta realista?", Pero si su planeta es realista
OP puede evaluar si su planeta es realista o no comparando su densidad con el rango de densidades de los planetas conocidos. A pesar de los comentarios aquí, se han descubierto exoplanetas con densidades de hasta 77,7 +/- 55 g/cm^3. Si bien definitivamente se encuentra en el extremo superior del espectro, el planeta OP no es imposible.
@awwsmm, ¿tienes la fuente para eso? Esta página de wikipedia dice que es uno de los planetas más densos jamás encontrados, y su densidad es de solo 17,5 g/cm^3.
@justhalf arxiv.org/pdf/1401.4195.pdf p23, columna izquierda, aproximadamente 3/4 del camino hacia abajo, "no físicamente grande" es la descripción que dieron de la densidad, con solo una confianza de 2 sigma
El +/-55 significa que, para empezar, la medición fue muy mala. Con una confianza de 2 sigma (basada solo en mediciones), parece significar que hay un 2,4 % de probabilidad de que en realidad no sea más denso que los planetas que he descrito, pero dado el tamaño de muestra de los más de 4000 exoplanetas jamás registrados, es muy probable que algunos planetas hayan sido mal medidos por un margen de error lo suficientemente grande como para producir este tipo de anomalía, incluso si ninguno es realmente mayor que la densidad del osmio.
@awwsmm gracias por compartir el artículo. No creo que tenga suficiente experiencia para entender ese párrafo en la página 23, pero se refiere a la Tabla 2 en la página 84, que no parece mostrar la densidad de 77.7 mencionada en ese párrafo.
Cuando se trata de interpretar medidas, es importante recordar ser escéptico ante cualquier medida que desafíe los principios conocidos de la física o la química. De lo contrario, también se podría argumentar que Kepler-100d con una densidad de −5,72 ± 6,00 g/cm^3 tiene aproximadamente un 90 % de posibilidades de ser una entidad de masa negativa. Sería un hallazgo verdaderamente asombroso si lo fuera, pero no apostaría dinero por ello.
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