¿Podría un "planeta vivo" alterar su propia trayectoria solo cambiando su forma?

Si permite la gravedad no newtoniana (es decir, la relatividad general), entonces un cuerpo extendido puede "nadar" a través del espacio-tiempo usando deformaciones cíclicas. Véase el artículo de 2003 "Swimming in Spacetime: Motion by Cyclic Changes in Body Shape" ( Science , vol. 299, p. 1865) y el artículo de 2007 "Extended-body effects in cosmological spacetimes" ( Classical and Quantum Gravity , vol. 24 , pág. 5161).

Incluso en la gravedad newtoniana, parece posible. El segundo artículo anterior citaba "Propulsión orbital sin reacción usando despliegue de amarre" ( Acta Astronautica , v. 26, p. 307 (1992).) Desafortunadamente, el artículo tiene un muro de pago y no puedo acceder al texto completo; pero aquí está el resumen:

Un satélite en órbita puede impulsarse a sí mismo retrayendo y desplegando una parte de la correa, con un gasto de energía pero sin usar la masa de reacción a bordo, como lo demostraron Landis y Hrach en un artículo anterior. La órbita se puede subir, bajar o cambiar la posición orbital, por reacción contra el gradiente gravitacional. La energía se agrega o elimina de la órbita bombeando la longitud de la correa de la misma manera que se bombea un columpio. Se discuten ejemplos de propulsión de amarre en órbita sin el uso de masa de reacción, que incluyen: (1) usar extensión de amarre para reposicionar un satélite en órbita sin gasto de combustible al extender una masa en el extremo de un amarre; (2) usar una atadura para el bombeo de excentricidad para agregar energía a la órbita para el impulso y la transferencia orbital;

Si alguien quiere ver el artículo y editar esta respuesta en consecuencia con un resumen más detallado, siéntase libre. Como señaló Jules en los comentarios, el "artículo anterior" mencionado en el resumen parece ser este, que está disponible gratuitamente.

La idea de "nadar en el espacio-tiempo" también se discutió en StackExchange aquí y aquí.

La conservación del momento angular nos dice que en un sistema aislado, el momento angular total permanece constante tanto en magnitud como en dirección .

La clave aquí es que la cantidad conservada es el momento angular total : spin+momento angular orbital.

Un ejemplo:

Para un planeta, el momento angular se distribuye entre el giro del planeta y su revolución en su órbita, y estos a menudo se intercambian mediante varios mecanismos. La conservación del momento angular en el sistema Tierra-Luna da como resultado la transferencia del momento angular de la Tierra a la Luna, debido al par de marea que la Luna ejerce sobre la Tierra. Esto, a su vez, da como resultado la desaceleración de la velocidad de rotación de la Tierra, a unos 65,7 nanosegundos por día, y un aumento gradual del radio de la órbita de la Luna, a unos 3,82 centímetros por año.

(fuente: Wikipedia )

Supongamos que el sol de Solaris no gira. Si la dirección del eje de giro de Solaris es$\vec n$, el momento angular total será

Dónde$\omega$es la velocidad angular de giro,$\Omega$la velocidad angular orbital y$r$la distancia entre Solaris y su sol.

Entonces, si Solaris puede cambiar su momento de inercia$I$al cambiar su distribución de masa, vemos que sí es posible que ajuste su trayectoria, porque si$I$cambia entonces$\omega, \Omega$y$r$tendrá que cambiar para conservar el momento angular total.

Un mecanismo diferente: en una escala de tiempo larga, al aumentar el área de superficie expuesta al sol (aplanando el planeta), la presión de radiación aumentaría, impulsando a una órbita más alta. Cambiar el albedo sería un medio más efectivo para el mismo fin, pero también podría permitir la fuerza asimétrica. De cualquier manera, sería más simple en un planeta bloqueado por mareas. Esto ha sido propuesto para desviar asteroides . Extrapolando de la figura 3 en ese enlace, una superficie perfectamente reflectante de la misma escala que el asteroide/planeta tardaría milenios en desviarse lo suficiente para evitar que un asteroide/coemt golpee la Tierra. No parece haber un límite para la escala de tiempo en la pregunta, por lo que, suponiendo escalas de tiempo geológicas, esto podría ser lo que está buscando.

Gracias a la respuesta de Michael Seifert, encontré un documento al que hizo referencia: Satellite Relocation by Tether Deployment de GA Landis y FJ Hrach, 1989.

Al extender una correa radialmente, un satélite puede aumentar o disminuir su velocidad orbital (imágenes a continuación copiadas del documento):

Entonces, el principio se puede usar para bombear una órbita excéntrica:

De manera similar, un planeta como Solaris podría asumir una forma elíptica, prolongándose en una dirección radial, para cambiar su trayectoria.

Siempre puede utilizar el proceso de aceleración/desaceleración de marea. En la naturaleza, este proceso puede ser muy lento, como en el sistema Tierra/Luna. Sin embargo, siempre puede acelerarlo aumentando artificialmente la frecuencia de las oscilaciones de forma. En un sistema natural, la aceleración de las mareas se detendrá cuando los dos objetos estén bloqueados por las mareas (ambos objetos siempre uno frente al otro), pero esto se puede superar. El bloqueo de marea detiene la aceleración porque los objetos ya no cambian su momento de inercia. Sin embargo, si continúa cambiando la forma artificialmente, el proceso puede continuar indefinidamente (pero se volverá más rápido a medida que los cuerpos se acerquen o más lento a medida que se alejen). sin embargo, el producto final será un gran cambio en la velocidad de rotación del cuerpo, que será el producto final de estos cambios en la distancia.

Mediante la conservación del impulso y la energía, la única forma posible de cambiar la trayectoria de un planeta es expulsar alguna masa (grande) a alta velocidad en una dirección específica, como lo hacen los cohetes. Pero también tiene razón en que al aumentar el momento de inercia, se puede cambiar la velocidad de rotación. Pero esto no puede influir en el movimiento del centro de masa.

Edit2 : Otras respuestas capturan lo que me perdí mientras buscaba una solución rápida. De hecho, la interacción entre el momento angular rotacional y orbital puede producir algún efecto (crédito a @WetSavannaAnimalakaRodVance y @valerio92).

Supongamos que el eje de rotación del planeta y su órbita están alineados. Entonces, tenemos 2 invariantes:

dónde$I$es un momento de inercia de un planeta y$\omega$es la frecuencia de rotación mientras$\Omega$es la frecuencia orbital.$m$y$M$son las masas del planeta y una estrella, respectivamente. Ahora, excluyamos$\omega$:

Para$\Omega$tenemos una condición de permanecer en órbita:

Después,

Puede haber un error en alguna parte, pero podemos resolver esto para$R$y, manteniendo$L$y$E$constante, podemos variar$I$cambiando el radio de la órbita.

Editar : no está directamente relacionado con la pregunta formulada en el título. De acuerdo, entre las opciones futuristas estaría la destrucción de algunos objetos cercanos, como los planetas más cercanos o la estrella anfitriona. Si esto no destruye nuestro planeta, su curso definitivamente cambiará. Pero para hacerlo, uno necesita dispersar con precisión la masa comparable o mucho más grande que el planeta.

Básicamente, todo se reduce a cambiar la distribución de la masa.

¡Pregunta divertida! Pruebe esta respuesta muy simple (newtoniana como usted pidió).

Si un planeta cambia su forma de una bola redonda a una forma similar a un carrete de hilo (es decir, con un centro más grueso y extremos más delgados alargados) y suponiendo que el alargamiento se realiza exactamente a lo largo de la línea radial hasta la estrella (Sol), entonces, por simplicidad, la cantidad de masa que se acerca a la estrella es la misma cantidad que se aleja de la estrella.

Preservar el momento angular en el escenario de elongación anterior implica que la velocidad de giro del planeta a lo largo de su propio eje aumentará; sin embargo, por brevedad, supondremos que no hay ningún efecto giroscópico o es insignificante en juego y solo veremos las fuerzas gravitatorias. ... ...

Dado que la fuerza gravitatoria es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las masas, lleva a una inferencia obvia/directa de que la fuerza gravitacional total sumada en toda la masa del planeta (la parte más cercana a la estrella y la parte más alejada) aumentará, por lo tanto, el planeta se acercará.

Para dejar esto un poco más claro... Digamos que 1/4 del planeta (Parte A) se movió X km más cerca de su estrella/sol. Al mismo tiempo, 1/4 del planeta (Parte B) se alejó X km de la estrella/sol. La mitad restante permaneció a la distancia original y no forma parte de los cálculos de cambio de fuerza gravitacional. La fuerza G original en la Parte A aumenta según la fórmula newtoniana estándar

Hmm.. ¡oye! eso es genial "un planeta vivo que altera su forma porque quiere acercarse a su Sol".

De manera similar, si el planeta cambia su forma para parecerse más a una placa aplanada a lo largo de la trayectoria planetaria (es decir, perpendicular a la línea radial), podrá reducir la atracción gravitacional y podría alejarse más de la estrella.

Así que sí, un planeta vivo que originalmente era una bola redonda, por la alteración de su forma bastante sencilla descrita anteriormente, podría efectuar un cambio en su propia trayectoria.

Un aspecto diferente a esto en caso de que realmente estemos hablando de un planeta vivo . Debido a que la gravedad realmente se activa a esa escala, cualquier cosa del tamaño de un planeta es tan suavemente redonda que una bola de billar pulida se avergüenza de su propia imperfección. Entonces, si este ser es realmente del tamaño de un planeta, es mejor que sea de muy baja densidad...