¿Explotaría el planeta sin gravedad?

Un planeta (así como un planeta enano) debe, según la definición de la IAU, tener suficiente masa para asumir el equilibrio hidrostático (una forma casi redonda). ¿Significa que se romperían o explotarían si la gravedad desapareciera, a diferencia de los cuerpos pequeños como los cometas o los planetas menores, cuya integridad no depende de la gravedad?

Los cuerpos pequeños se mantienen en forma por la misma fuerza que una roca en la Tierra se mantiene en forma: fuerza mecánica, es decir, enlaces químicos que se originan por compresión en el momento de la formación (o química en el caso de la roca). Para cuerpos como 67P, para los cuales la resistencia mecánica se cita como la de 'ceniza de cigarro', no puede ocurrir mucha compresión sin una fuerte autogravedad.
Las preguntas que preguntan qué dicen las leyes de la física que sucede ante una violación de las leyes de la física no tienen mucho sentido.
¿Qué violación?
Normalmente cerramos preguntas que indagan sobre escenarios hipotéticos imposibles. Pero supongo que este tiene algún valor instructivo, porque nos hace pensar en las otras fuerzas que normalmente están equilibradas por la gravedad, y ha resultado en algunas respuestas interesantes...
@PM2Ring Exactamente. Creo que el concepto de planetas, el equilibrio hidrostático y el papel de la gravedad (incluso newtoniana) se entienden ampliamente.
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque "sin gravedad" es pura fantasía
Luego puede cerrar todas las preguntas con si y cuándo en el título.
@LeosOndra Creo que te han tratado de manera injusta y poco amable en los comentarios. Está muy claro a partir de sus otras preguntas aquí y en otros sitios de SE (por ejemplo, Physics SE) que se toma la ciencia en serio y usó "la gravedad se desvanece" como un Gedankenexperiment (también esto ) para explorar los conceptos de equilibrio hidrostático, y no para explorar " pura fantasía". ¡El hecho de que haya generado seis respuestas en las que se pueden expresar algunos puntos importantes indica que esta es, por definición, una buena pregunta!
@CarlWitthoft, ¿debemos cerrar también todas las preguntas sobre el gato de Schrödinger en Physics SE? Se llama experimento mental y seis personas entendieron esto lo suficientemente bien y tomaron la pregunta lo suficientemente en serio como para publicar seis respuestas.
los experimentos mentales no son el enfoque principal de este ni de muchos otros sitios de SE; si lee las páginas Acerca de, se aclara bastante. Estoy con Carl en esto.

Respuestas (6)

Incluso los planetas rocosos explotarían. Creo que hay dos formas de ver esto.

Desde el punto de vista de las fuerzas, la tierra se encuentra en equilibrio entre la fuerza compresiva de la gravedad y la resistencia elástica a la compresión de los materiales que la componen. Por la tercera ley de Newton, el manto presiona hacia arriba sobre la corteza con una fuerza igual al peso de la corteza. Si la gravedad desaparece, todavía tendrás esa fuerza hacia arriba sin fuerza hacia abajo para equilibrarla, por lo que obtendrás una aceleración hacia arriba.

Puedes pensar que la resistencia a la tracción de la corteza mantendrá unido al planeta. Pero la fuerza hacia arriba es igual al peso de la corteza. Sabemos que las estructuras de piedra muy grandes no pueden soportar su peso bajo tensión.

También puedes pensar que el hierro y la roca no son muy comprimibles, por lo que el manto no se expandiría mucho. Pero las presiones son muy grandes. El núcleo tiene una densidad al menos un 25% mayor que la del hierro bajo presiones normales. Además, la temperatura ronda los 6000 K, igual a la superficie del sol y mucho más alta que el punto de ebullición del hierro a la presión atmosférica. Entonces, la expansión no será solo cuestión de que se formen algunas grietas.

Desde un punto de vista energético, la energía potencial de todas las partes de la tierra esparcidas por el disco protoplanetario se convirtió en calor y energía potencial elástica cuando se formó la tierra. Al menos un estudio sugiere que queda aproximadamente la mitad de ese calor y, en cualquier caso, el calor de la desintegración radiactiva se ha agregado con el tiempo. Si toda la energía permaneciera, sería suficiente para dispersar la tierra con la misma velocidad que las partes se juntaron en promedio cuando se formó. Dado que la energía está al menos en la misma escala, creo que es razonable esperar una ruptura explosiva.

Esto podría ser cierto para la Tierra, pero un planeta genérico puede tener una T interna más baja. Incluso con un núcleo interno más cálido, estamos tratando con cosas fundidas que no son gases. Una mesa capaz de sostener una tonelada no arroja un libro.

El equilibrio hidrostático solo dicta que el objeto tenga una forma esférica, no determina si la materia tendrá una forma sólida.

La gravedad actúa sobre los planetas, los planetas enanos, los cometas, los planetas menores y los asteroides para mantenerlos en una forma coherente. La gravedad actúa sobre toda la materia del universo. En escalas más pequeñas, escala humana y más pequeñas, otras fuerzas dominan sobre la gravedad, pero más grande que eso, la gravedad comienza a tomar el control.

El equilibrio hidrostático significa que el gradiente de presión debe contrarrestar la fuerza de la gravedad, es decir, la presión debe aumentar hacia el centro del cuerpo. En el Sol, que está hecho de gas (básicamente), la presión central es de unos 2x10^11 bares, por lo que sin gravedad la estrella explotaría. Una pequeña piedra que flota en el espacio se mantiene unida con otra fuerza electromagnética, no con la gravedad. Así que sin gravedad nada cambia. Busco el límite entre los dos casos.
"Sin gravedad, el Sol nunca se habría formado". Naturalmente, pero estoy interesado en lo que sucedería si (hipotéticamente) apagas la gravedad.
Como dije, a escala humana y la gravedad más pequeña no es la fuerza dominante, por lo que su comentario sobre el guijarro no es relevante. Vuelvo a mi comentario anterior de que los cometas y los planetas menores dependen de la gravedad para su integridad. Creo que debería eliminar la parte del cometa y el planeta menor de la pregunta para no tener inexactitudes tan evidentes dentro de la pregunta.
Creo que la respuesta de lo que le sucedería a un planeta frente a una estrella es muy diferente, ya que están compuestos por diferentes estados de la materia. Consulte con Physics SE sobre eso, podría estar equivocado.
Voten porque yo también lo dije. Sorprendentemente, mi respuesta pasó de +2 a cero, así que espero que esta se mantenga en el lado positivo.

Supongo que si no hubiera gravedad, los planetas no se habrían formado en el primer paso porque se forman, como las estrellas y todos los demás objetos celestes, después de la colisión de partículas que formaron cúmulos, que luego adquirieron suficiente gravedad para atraer. mas masa

Tienes razón, sin la gravedad no habría galaxias, ni estrellas, ni planetas, ni seres humanos. Pero mi pregunta original no es sobre el mundo sin gravedad desde el principio. Pregunto qué pasaría si apagas la gravedad.
los cuerpos grandes como las estrellas probablemente explotarán debido a la inmensa energía que irradia su núcleo... supongo que depende del tamaño del cuerpo si explotará o no... según yo, la fuerza con la que explotarán será directamente proporcional a la masa

No, los planetas rocosos no explotarían. Sin embargo, sin la gravedad no habría fuerza para hacer que el objeto fuera redondo. Sin embargo, las atmósferas escaparían al espacio. Dado que la presión del aire es un gradiente bastante agradable desde el vacío hasta la presión del aire normal, asumiría que no ocurriría una explosión importante si la gravedad desapareciera repentinamente.

Sin embargo, los planetas gaseosos explotarían bastante violentamente. Sus núcleos están degenerados y, por lo tanto, las partículas tienen mucha energía cinética. Sin gravedad, esta energía tendría que ir a alguna parte.

EDITAR: los gigantes gaseosos explotarían, la mayoría de los planetas rocosos no

No estoy de acuerdo, los gases ya no serían retenidos por la gravedad y probablemente se despresurizarían de manera bastante explosiva (como la forma en que una botella sobrepresurizada puede explotar una vez que la botella pierde su integridad).
Gracias por el comentario. En mi humilde opinión, una botella sobrepresurizada sería, en cierto sentido, cualquier vaso ordinario lleno de agua sobre una mesa en la Tierra, si apaga la gravedad (gravedad del planeta). La razón es el equilibrio hidrostático del agua (la presión aumenta hacia el fondo).
Estoy corregido @Jonathan. Estaba pensando en planetas rocosos. Los gigantes gaseosos crecerían bastante intensamente, creo.

Si bien, hasta donde sabemos, esto es imposible, es interesante considerar lo que sucedería. Lo más probable es que el planeta se rompa y posiblemente, dependiendo de varios factores, explote. La velocidad de rotación del planeta, la fuerza del planeta y la presencia de líquidos o gases en el planeta entrarían en juego.

Así es como me lo imagino jugando en la Tierra. Sin la gravedad que une la atmósfera a la Tierra, se expandiría con bastante rapidez hacia el vacío del espacio. Los océanos luego se evaporarían sin que la presión atmosférica los mantuviera en su lugar. Sin la presión que comprime el magma dentro de la tierra, probablemente también expulsaría gas y separaría la corteza terrestre. La fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra (generalmente más que contrarrestada por la gravedad) también ayudaría a separar la Tierra. En el caso de la Tierra, me imagino que esto sería bastante explosivo y sería bastante espectacular de ver desde el espacio. No sé qué tan rápido explotaría, pero es casi seguro que al menos se rompería y probablemente explotaría. Me imagino que solo el núcleo de hierro permanecería intacto (incluso eso).

Un planeta que no está girando rápidamente y que es sólido en todo su recorrido aún puede mantenerse unido (por ejemplo, posiblemente Mercurio), pero aún puede romperse dependiendo de la cantidad de gas (si lo hay) atrapado dentro.

Para Saturno, sus anillos dejarían de orbitar y se expandirían hacia el espacio. El gas también se expandiría hacia el espacio, al no ser retenido por la gravedad. Creo que esto sucedería de manera muy explosiva, ya que la gravedad ya no resiste la alta presión interna del gas. Es probable que explote por completo en el espacio, excepto posiblemente por un núcleo rocoso (que probablemente también sería destruido por los gases atrapados en el interior y por la fuerza de la explosión). La fuerza centrífuga probablemente también entraría en juego, pero me imagino que la explosividad del gas despresurizado sería un factor mucho mayor. ¡Sería definitivamente interesante verlo desde la distancia!

Solo una nota a los anillos de Saturno. Sin la gravedad, cada trozo de hielo tendería a volar en línea recta a lo largo de la tangente a su órbita circular original. Pero las piezas internas tienen mayor velocidad, por lo que colisionarían con las piezas externas. Pero a largo plazo, una pieza caería al planeta (pero también se rompería) o se movería al espacio exterior.
@Leos Ondra nuevamente, no habrá gravedad que haga que las piezas retrocedan.
@Alchimista Tienes razón, usé palabras incorrectas. Entonces: "una pieza se movería hacia el planeta y chocaría con él ...".
¡Creo que todos los anillos saldrían al espacio (ninguno chocaría con el planeta), excepto por el hecho de que Saturno probablemente explotaría violentamente y alcanzaría a los anillos!

Un planeta sólido se mantiene en su lugar y forma gracias a las fuerzas electromagnéticas, es decir, la química. Imagina un pedazo gigante de roca. Si desactivas la gravedad, nada cambiará, la gran roca se expandiría en cierta medida, y eso es. Obviamente esto está demasiado simplificado. Si la gravedad no existiera, podría no haberse formado dependiendo de su historia, o haberse formado sin adquirir una forma casi esférica.

En mi humilde opinión, la definición de planeta significa que el planeta no se mantiene en forma por fuerzas electromagnéticas sino por gravedad. Por eso son redondos.
@Leos Ondra. Correcto, pero la gravedad está apagada por la pregunta. Según su humilde opinión, entonces el planeta explota o simplemente se llama asteroide o algo así :)
Soy muy escéptico de esta afirmación.
@CarlWitthoft cuál. ¿La respuesta? No hay ningún reclamo en él. Y no se consideran la rotación ni la parte líquida/gaseosa. Se trata de una bola sólida en el vacío. En la Tierra es difícil imaginar un enlace químico extendido de polo a polo, por supuesto. Por cierto, las partículas de polvo en caída libre también se adhieren entre sí mediante interacciones electromagnéticas.
¿Cuánto se expandiría? ¿En qué marco de tiempo?
Estoy cansada de que los comentarios no lleguen al punto. Si un planeta se define como formado y mantenido en su lugar por la gravedad, entonces la respuesta es simplemente que cambia su nombre al principio. Un planeta se mantiene unido por la gravedad sobre la que intervienen otras fuerzas, al menos por debajo de su atmósfera. Basta pensar en un gran trozo de acero como modelo. Desactivar la gravedad dará como resultado una expansión ya que los enlaces no sentirán compresión. La rotación también causaría aplanamiento. La extensión de ambos fenómenos escapa a mi conocimiento y/o capacidades actuales.