Gravedad de un planeta gaseoso sin núcleo

Tanto Júpiter como Saturno tienen núcleos rocosos. ¿Existe tal cosa como un planeta gaseoso sin núcleo? ¿Y tendría gravedad un planeta sin núcleo?

Solo para responder una parte de tu pregunta, la segunda parte: sí, ese planeta teórico tendría una gravedad idéntica; con respecto a la gravedad, no importa en absoluto de qué está hecha la cosa.

Respuestas (2)

La fuerza gravitatoria sobre una pequeña masa en el exterior de un planeta es siempre la newtoniana.

F GRAMO = − GRAMO METRO r 2 ,
por lo que cualquier planeta, y en particular, cualquier masa en el universo produce un campo gravitatorio que actúa sobre todo lo demás. Entonces, si, por ejemplo, la masa es METRO = 2 × 10 27 k gramo (es decir, una masa joviana), entonces el campo de gravedad fuera del planeta siempre será el mismo (aparte de las mareas, momentos de orden superior), sin importar si la masa está en hidrógeno o en sólidos.

Para los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno en nuestro sistema solar, la masa de los refractarios pesados ​​(es decir, todo lo que es más pesado que el helio) es de aproximadamente METRO r mi F ≈ 15 − 20 metro ⊕ , dónde metro ⊕ es una masa terrestre. El resto de METRO es hidrógeno/helio. Para Júpiter esto es 300 metro ⊕ , Saturno sobre 75 metro ⊕ .
Este es un número relativamente grande de refractarios en esos gigantes gaseosos, en comparación con la composición solar, razón por la cual pensamos que se han formado a través de la acreción del núcleo, ver Pollack (1996) .

Sin embargo, existe otra idea de cómo formar gigantes gaseosos, que es la inestabilidad del disco gravitatorio, ver Boss (2002) . Esta idea postula que los discos protoestelares muy masivos, que forman planetas, pueden volverse inestables y fragmentarse en grandes grupos, que forman directamente gigantes gaseosos. Esos planetas gigantes con inestabilidad de disco tendrían metalicidad solar, es decir, un planeta con la masa de Júpiter tendría una masa refractaria de solo METRO r mi F ≈ 3 metro ⊕ .

Esos refractarios presumiblemente se hundirían hasta el centro planetario y formarían un pequeño núcleo. Los exoplanetas que se encontraron a grandes distancias del semieje mayor (cientos de UA, en comparación con las 5 UA de Joviano) de sus estrellas, como YSES 2b , son candidatos para tales modelos de inestabilidad del disco y, por lo tanto, albergarían un núcleo tan pequeño. Pero ese es un núcleo tan pequeño como parece, no puede tener un núcleo mucho menos masivo que este.

Los primeros planetas que se formaron en el universo primitivo antes de que hubiera muchos metales presumiblemente tendrían núcleos mucho menos masivos.
@sno ¿De qué planetas estás hablando? ¿Rocosas de muy baja masa? Entonces sí, la aparición de exoplanetas rocosos parece ser bastante uniforme en toda la zona de metalicidad de las rocas. Sin embargo, los gigantes gaseosos necesitan metalicidades de [ F mi / H ] > − 1 y masas estelares de METRO ⋆ < 1.1 METRO ⊙ formarse en cantidades significativas (Adibekyan 2019, Reglas del heavy metal). Entonces, lo más bajo que puede llegar con una masa central sería una inestabilidad del disco, [ F mi / H ] = − 1 nube protoestelar que forma, por ejemplo, Júpiter, con 0.3 metro ⊕ núcleos No más bajo que eso, como se indica en mi respuesta.
@sno Además, aparte de los datos, ambos modelos, la acumulación del núcleo y la inestabilidad del disco tienen requisitos de metalicidad para formar gigantes gaseosos. La acumulación de núcleos necesita una cantidad mínima de metales para enfriar sus envolturas a través de bandas moleculares a fin de alcanzar la acumulación de gas fuera de control. La inestabilidad del disco necesita que se enfríe una cantidad mínima de metales para alcanzar el criterio de inestabilidad de Toomre. Ambos requisitos mínimos funcionan con el límite encontrado de [ F mi / H ] ≈ 0.1 , por lo que esperaría que no haya gigantes gaseosos y, por lo tanto, no haya núcleos en el universo primitivo.
¿Qué pasa con las enanas submarrones que se forman sin metales y luego son capturadas en órbita alrededor de una estrella para convertirse en un planeta, o las enanas submarrones también tienen una metalicidad mínima para formarse?
@sno: Las enanas marrones son en realidad extremadamente raras, ya que forman el extremo de baja masa de la formación estelar IMF (que depende de la metalicidad) y están separadas del extremo de alta masa de los planetas gigantes (el llamado "desierto de enanas marrones " ui.adsabs.harvard.edu/abs/2006ApJ...640.1051G/abstract ). La menor masa de BD solo aumentará a medida que disminuya la metalicidad, ya que el enfriamiento de Jeans requerido para la formación de grumos sigue una lógica similar a la de los otros procesos ( academic.oup.com/mnras/article/363/2/363/1123406 ).

Cualquier cosa con masa tiene gravedad, así que sí, tal planeta tendría gravedad.

Sin embargo, los gases tienden a dispersarse en el entorno que los rodea, por lo que se necesitaría una nube de gas muy masiva para colapsar en un planeta de este tipo para que los gases no se dispersen. Esto plantea la cuestión de la presión en el centro de este planeta; sería lo suficientemente alto como para convertir el gas al menos en líquido, si no en sólido. Otra posibilidad es que el gas en el núcleo se convierta en plasma (como en el centro del Sol) debido al calor; un plasma es básicamente un gas caliente despojado de algunos de sus electrones.

Esto plantea la pregunta, ¿sabemos que el núcleo de Júpiter y Saturno es rocoso en lugar de gas sólido? Según tengo entendido, conocemos el núcleo de ambos planetas solo por la medida de su achatamiento.
@Bookaholic: Eso no es cierto. Durante mucho tiempo se ha propuesto que la existencia de un núcleo en los gigantes gaseosos es cierta debido a los estudios de la ecuación de estado de las mezclas de hidrógeno/helio a altas presiones. Si tomas la masa de Júpiter de H/He puro en la luminosidad de Júpiter, no puedes encajar esto en una bola de un radio de Júpiter, la bola se vuelve demasiado masiva. Solo al incluir un ~15 metro o pag yo tu s masa sólida en el interior se puede obtener un modelo consistente de Júpiter. Además, en los últimos años se han medido núcleos borrosos (o gradientes de metalicidad para ser más precisos) dentro de J y S a través de JUNO y Cassini.
¿Bajo qué circunstancias se forma un plasma?
@AtmosphericPrisonEscape ¿Puedes definir metro o pag yo tu s ?
@AlexHajnal, perdón por un error tipográfico. metro o pag yo tu s = metro ⊕ = 5.9 × 10 27 gramo .
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