Planeta iluminado por radiación reliquia desplazada hacia el azul

No sabría qué aceleraría tanto el planeta sin destruirlo como efecto secundario. Por no hablar de vida alguna en él. Pero puedo decir que si lo logra, espero algunos efectos secundarios graves.

Para que conste: las altas velocidades relativistas son bastante locas. Si descuidé o malinterpreté uno de sus efectos, bueno, esta es solo la mejor oportunidad sin perder demasiado tiempo, ya que nadie más parece intentarlo seriamente.

Hábitat iluminado en el espectro solar

Cuando se mueve en la inmensidad del espacio, el CMB (fondo cósmico de microondas) en realidad constituye la mayor parte de la radiación entrante. Este sitio tiene una buena trama y alguna explicación al respecto. Entonces, al menos en términos de energía, la luz de las estrellas no será el factor principal allí.

Ahora, en cuanto a un hábitat , creo que esto irá mal si entiendo correctamente la radiación de cuerpo negro. Ignoraré las partículas entrantes por ahora y abordaré un problema básico de la pregunta: tanto el CMB como nuestro sol están siguiendo la radiación del cuerpo negro de Planck. Esto significa que, si queremos obtener el espectro que emite el sol, tenemos que usar una fuente de cuerpo negro correspondiente a la misma temperatura, o de lo contrario, las intensidades de las longitudes de onda más cortas disminuirán significativamente, dándonos menos luz visible y más. infrarrojo y más allá. La radiación de cuerpo negro que cambia al rojo o al azul no cambia sus propiedades, solo su temperatura. Entonces, para obtener el tipo de luz que tenemos, ¡una gran parte del cielo que mira hacia adelante (antes de la aberración) irradiaría con la intensidad del sol!

El sol tiene un ángulo sólido de apenas$7 \cdot 10^{-5}$como se ve desde la Tierra. Si el equivalente a algo en la escala de una cuarta parte del cielo es un cuerpo negro a temperatura solar, este sol gigante quemaría el planeta. Esto descarta tener luz como en la Tierra, tendremos que ir a longitudes de onda más largas.

Para hacer que el poder de nuestro CMB entrante sea igual al del sol en la Tierra, podemos igualar la intensidad entrante por el ángulo sólido de ambos. (Nuevamente, asumo que la aberración simplemente comprime la luz en una dirección y, por ahora, funciona con el cielo sin distorsiones). De esta manera, podemos calcular la temperatura del cuerpo negro que el CMB tendría que reemplazar al sol en la producción de calor. Usando la ley de Stefan-Boltzmann para escalar la potencia con la temperatura del cuerpo negro, obtenemos$T^4 \pi = T_\odot^4 A_\odot$, dónde$T$es la temperatura deseada,$T_\odot$la temperatura del sol,$A_\odot$ángulo sólido y el$\pi$es el equivalente a una cuarta parte del cielo.

(El valor para el cielo efectivamente iluminado correspondiente es solo una suposición aproximada, pero debería ser lo suficientemente bueno. Consulte el comentario de verlaner. Tenga en cuenta que la imagen visible del cielo puede estar muy distorsionada debido a la aberración de la luz, concentrando la luz entrante en la dirección de avance.)

Con$T_\odot = 5800\text{K}$y el ángulo sólido del párrafo anterior, esto da$T = 398\text{K}$.

Eso es simplemente sobre$125^{\circ}\text{C}$. Esta temperatura de cuerpo negro es demasiado baja para dar la iluminación deseada, pero ya calienta el planeta con la máxima potencia que produciría el sol.

velocidades

Tengo la sensación de que la idea de cambiar el CMB al azul en el espectro del sol no es saludable en general. Digamos que el CMB mágicamente no nos hace daño, pero necesitamos que tenga el espectro solar, para ver cuánta velocidad tiene.

El CMB tiene una longitud de onda máxima de aproximadamente$1\text{mm}$. el sol esta en$0.5\text{µm}$. Así que quieres obtener un factor de aproximadamente$2000$en frecuencia.

El efecto Doppler relativista da una relación de frecuencia de$\sqrt\frac{1 + \beta}{1 - \beta}$, dónde$\beta = \frac vc$. Esto produce algo como$v \approx 0.9999995c$.

Calculemos la energía cinética por masa a esta velocidad.

Entonces, dejando de lado la severa dilatación del tiempo, los obstáculos son malos. Un gramo de masa que cae tendría un rendimiento de$90\text{PJ}$, que es aproximadamente 1500 bombas de Hiroshima. Supongo que es seguro decir que el polvo y los meteoritos serán una amenaza mucho mayor para este planeta. Además, si el planeta se ralentiza rápidamente debido a las colisiones, nadie querría vivir en él. ;)

Suponiendo que es tan grande como la Tierra, el planeta está aumentando su volumen a$r^2\pi c \approx 3.8 \cdot 10^{22} \frac{m^3}{\text{s}}$. Si pasa a través de una nube molecular con$10^7 \frac{\text{hydrogen molecules}}{\text{m}^3}$, esto da como resultado$10^{23} \text{W}$. A modo de comparación, nuestras entradas de sol sobre$10^{17}\text{W}$. Esto no suena saludable.

Sin embargo, el espacio exterior, fuera de las galaxias, tiene densidades inferiores a un átomo por metro cúbico. Esto elimina los seis órdenes de magnitud que necesitamos para que esté por debajo de la producción solar. Admito que no tengo idea de si este tipo de bombardeo podría dañar la atmósfera o el hábitat directamente, incluso si su poder absoluto no es alto.

No es que nada de eso sea relevante en comparación con el argumento anterior de radiación de cuerpo negro. Considerándolo todo, mi estimación es que esto no terminará bien, y probablemente también rápido.

No hay garantía de corrección. Comente o edite si encuentra un error.

No voy a calcular a qué velocidad tendría que moverse el planeta para que suceda este efecto. Mi suposición es que tendría que ir bastante rápido para que haya una diferencia sustancial, pero no tengo mucho para respaldar eso, aparte de la intuición (a veces defectuosa).

¿Podría un planeta ser acelerado a una velocidad increíble? Absolutamente. Simplemente colócalo cerca del agujero negro supermasivo, Sagitario A* , en el centro de nuestra galaxia. Tengo que agregar una imagen (de Wikipedia) para ilustrar cuántas estrellas se ven afectadas cerca de él: ^{Imagen cortesía del usuario de Wikipedia Cmglee bajo la licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported .}

Se cree que las estrellas intergalácticas son expulsadas de sus galaxias de origen por interacciones con un agujero negro supermasivo. Aquí hay un gráfico (de Wikipedia) que ilustra esto: Imagen de dominio público.

Pido disculpas si el gráfico tarda un poco en cargar; tomó alrededor de 30 segundos en mi computadora.

Estas estrellas se conocen como estrellas de hipervelocidad. Pueden viajar a velocidades de alrededor de 1.000 km/s, no lo suficiente (si los cálculos de Vandroiy son correctos) para este tipo de velocidad. Sin embargo, no me sorprendería si una galaxia con múltiples SMB (quizás el resultado de algunas fusiones de galaxias) pudiera hacer que las estrellas se movieran mucho más rápido que eso. Si esto le puede pasar a las estrellas, seguro que le puede pasar a los planetas (nota: los planetas rebeldes no necesariamente se eliminan de su estrella de esta manera). Además, los planetas son mucho menos masivos que las estrellas (muchos órdenes de magnitud) y, por lo tanto, es posible que obtengan impulsos de muchos órdenes de magnitud más altos.

¿Estará dicho planeta en constante peligro de ser impactado por pequeños cuerpos que a estas velocidades pueden ser un peligro para toda la población del planeta?

Probablemente no. Recuerda esta cita de Douglas Adams:

"El espacio", dice, "es grande. Realmente grande. Simplemente no vas a creer lo enorme, enorme, alucinantemente grande que es. Quiero decir, puedes pensar que es un largo camino hasta la farmacia, pero eso es solo cacahuetes al espacio, escucha..."

No hay muchas áreas densas de cuerpos celestes. Recuerde, el sistema estelar más cercano es el sistema Alpha Centauri, ¡y está a 4 años luz de distancia! Me imagino que las colisiones serían extremadamente improbables, aunque podría haber más actividad cerca del centro galáctico. Sin embargo, probablemente interactuará un poco con el medio interestelar , aunque no mucho.

¿Y si esta cosa va al espacio intergaláctico? Bueno, probablemente se topará con el medio intergaláctico , parte del cual está compuesto de plasma, posiblemente hecho de hidrógeno. El planeta podría calentarse un poco, lo que creo que es bueno para su escenario. Probablemente también habría algunas interacciones atmosféricas interesantes; la fricción entre la atmósfera y el medio intergaláctico podría calentar las capas superiores de la atmósfera hasta un nivel extremo.

¿No se ralentizará rápidamente tal planeta debido al medio cósmico?

Posiblemente, y probablemente un poco. Ciertamente habrá interacciones con el ISM o el IGM, lo que podría ralentizarlo un poco. Si el planeta pasa a través de regiones del espacio de mayor densidad (nebulosas, nubes de gas, etc.), entonces esto se convertirá en un problema mayor. Lo que nos lleva a nuestra última sección.

¿Qué sucederá si dicho planeta impacta con una nube de gas intergaláctica o entra en una galaxia?

Enfriar. No estoy seguro de lo que sucedería aquí porque no sé si existen en cantidades no despreciables. Puedo analizar una nube interestelar , si quieres.

Las nubes interestelares son regiones del espacio llenas de mucho gas y polvo. Contienen algo de ISM denso, así como una gran cantidad de hidrógeno. Algunas, como las nubes moleculares gigantes , son el lugar de nacimiento de las estrellas. Tienen muchísimo hidrógeno, en su forma molecular (H ₂ , creo, aunque no estoy seguro). ¿Qué tan densas son estas nubes? Algunos son muy densos. de wikipedia,

Mientras que la densidad media en la vecindad solar es de una partícula por centímetro cúbico, la densidad media de un GMC es de cien a mil veces mayor.

Guau. Eso es bastante denso. ¿Podría eso causar algunos problemas para nuestro planeta de alta velocidad? Quizás. Pero también podría haber algunas ventajas. Después de todo, las estrellas están naciendo cerca. Y la captura gravitacional siempre es una posibilidad. . .

Las matemáticas indican que el planeta necesitaría viajar al menos a 120 km/s en relación con un observador estacionario (como referencia, eso es aproximadamente 15 veces más rápido que la Tierra se mueve alrededor del sol) hasta un máximo de alrededor de 210 km/s (26 veces). Es decir, alrededor del 0,04% al 0,07% de la velocidad de la luz.

Lo más probable es que tal planeta no sea "estable" (astronómicamente hablando) el tiempo suficiente para albergar vida. Pero...

• Sí, estaría en peligro de impacto de cuerpos pequeños.
• Los objetos distantes también se desplazarían hacia el azul, por lo que su mejor opción es hacer que este planeta vuele hacia un vacío (región oscura) del universo de modo que todas las estrellas/galaxias visibles estén detrás de él (y por lo tanto desplazado hacia el rojo, probablemente hacia abajo). en el rango infrarrojo y más allá). Esto también minimizaría la probabilidad de que se estrelle contra algo grande.
• No, realmente no. Estoy seguro de que hay algunos cálculos de fricción para los fotones, pero, sinceramente, será mínimo.
• ¿Lo que sucede? Explosiones muy grandes y muerte. Estás lanzando un cuerpo del tamaño de un planeta a otro cuerpo del tamaño de un planeta a velocidades increíbles. Las partículas de gas que ingresan a la atmósfera probablemente iluminarían el cielo con radiación mortal, piense en la aurora boreal, excepto que con una energía aún mayor.

Mi conjetura es que no es realista y nunca podría suceder, pero es significativamente más plausible que el vuelo espacial interestelar (viaje FTL) y nadie tiene un problema con eso. Explicación racional: el planeta salió disparado de un paso cercano con un agujero negro, enviándolo a los profundos vacíos del espacio, despojado de su estrella madre (las estrellas orbitan agujeros negros a estas velocidades, por lo que una trayectoria hiperbólica podría arrojar un cuerpo pequeño lo suficientemente rápido).