¿Puede un gran planeta hemisférico ser estable? [duplicar]

Tuve una visión de un planeta del doble del tamaño de la tierra cortado por la mitad como una manzana por una fuerza invisible, una mitad alejándose de la otra hacia la eternidad.

A diferencia del planeta Tierra, ya no tenía un núcleo fundido, sino sólido, como si la superficie fuera toda de igual solidez.

¿Podrían ser estables estos ex-planetas con forma de hemisferios?

Estable como en "se quedan como están físicamente" estables.

Hágame saber sus pensamientos sobre esta situación.

¿Este planeta está literalmente cortado por la mitad? ¿Cuál es el centro de gravedad de este nuevo cuerpo? ¿Es el punto del viejo planeta? ¿Sigue girando sobre el mismo eje? ¿Tiene un ambiente?
@knowads Me imagino un planeta viviendo una vida feliz cuando un día simplemente se divide por la mitad y cada mitad se aleja. Según mi comprensión de la gravedad, ahora hay dos centros de gravedad y cada uno gira más rápido ahora que hay menos masa. ¿Está bien? Ciertamente no es un gigante gaseoso, pero podría tener una atmósfera pequeña.
@ALambentEye estás ignorando un montón de física aquí, principalmente en torno a la gravedad. No es el giro de la tierra lo que evita que se colapse, es la masa de lo que hay debajo en equilibrio hidrostático. Cortar el planeta cuidadosamente por la mitad elimina eso, y ambas mitades colapsarían inmediatamente en esferas más pequeñas. La única forma en que esto funcionaría es si comienzas con algo mucho más pequeño de lo que normalmente consideramos un planeta. Los únicos cuerpos astronómicos que pueden permanecer estables en una forma no esférica son cosas de menos de ~ 50 km de diámetro.
@MorrisTheCat No lo estoy ignorando, no estoy informado al respecto, por eso escribo estas preguntas ignorantes. Siéntase libre de escribir una respuesta y desarrollarla tanto como desee. Voy a estar agradecido.
@MorrisTheCat "colapso inmediato en esferas más pequeñas" parece un poco dudoso, excepto por los significados geológicos de "inmediato". Dicho esto, no me gustaría estar cerca del borde del corte.
Una simple rebanada tampoco los separará. Corta la Tierra por la mitad, y las dos mitades volverán a juntarse. Deberá hacer algo para poner una velocidad relativa significativa (al menos suficiente velocidad lateral para ponerlos en órbita uno alrededor del otro) entre las dos mitades y hacerlo con la suficiente suavidad para que sus mitades no se rompan en pedazos por la aceleración.
@GaryWalker ¡Un buen hallazgo! Supongo que responde a la pregunta de un planeta del tamaño de la Tierra, pero me parecería interesante conocer otras posibilidades.
¿A qué te refieres con estable? ¿Sería la Tierra, si esto sucediera, lo suficientemente estable para la vida? ¿Sería estable su órbita? ¿Su rotación? ¿La luna también necesitaría ser estable? ¿Está preguntando dos días después, cuando la otra mitad todavía está cerca, o 10 mil años después, cuando el sistema se ha "reestabilizado" porque su "estabilidad" original fue interrumpida por un cuchillo de mantequilla celestial? ¿Qué quieres decir con "estable"?
Ah, y solo porque suena divertido, ¿tenía la Tierra o un planeta similar a la Tierra una configuración lunar similar cortada longitudinalmente? En cuyo caso, la mitad que se separa más rápido eventualmente tendría que pasar a través de la órbita lunar (¡bang!) o ecuatorialmente? En cuyo caso la luna hace algo... interesante....
Todos los cuerpos "grandes" actúan efectivamente como líquidos, es decir, están formados en un 99% por la gravedad (y el impulso). NO están formados por su estructura estática interna de la forma en que lo están los sólidos cotidianos más pequeños. El límite entre estos comportamientos es un radio de alrededor de 200 millas, IIRC.
La respuesta corta es "no hay otras posibilidades sobre el radio de Potato": arxiv.org/pdf/1004.1091.pdf - una respuesta más larga tendría que incluir objetos construidos deliberadamente.
También ligeramente relacionado: worldbuilding.stackexchange.com/questions/56563/…
@Hoyle'sghost Ningún comentario fue borrado por mods; los comentarios realizados a través de la interfaz de votación cerrada ("Posible duplicado de [X]") son eliminados automáticamente por el sistema una vez que se cierra la pregunta.
@ HDE226868 Creo que lo entiendo. Comportamiento del sistema complejo, no del todo transparente, un poco como la vida entonces. ;-)

Respuestas (3)

Depende del tamaño del planeta. Una preocupación clave es si el cuerpo está en equilibrio hidrostático . Un objeto en equilibrio hidrostático es aproximadamente esférico, aunque puede volverse achatado debido a la rápida rotación. La pregunta, entonces, es si la división del planeta lo coloca por debajo del tamaño crítico requerido para el equilibrio hidrostático.

Resulta que no existe una fórmula sencilla para esto, pero como regla general, un cuerpo con dimensiones de 1500 km o más se redondeará , y un cuerpo con dimensiones de 400 km o menos no (aunque esto depende de la composición). !). Entre los dos hay una zona de transición. Parece probable que si el remanente del planeta tiene menos de 400 km de diámetro, será estable; si no, es poco probable que mantenga su forma.

Me arriesgaré y diré que si el cuerpo ya estaba estable, lo seguirá siendo; si ya estaba en equilibrio hidrostático, por otro lado, probablemente permanecerá en equilibrio hidrostático y será arrastrado a una esfera. La razón de esto es que actualmente no se conoce bien el umbral exacto. Mencioné 400 km como límite inferior, pero algunos cuerpos rocosos pueden volverse esféricos a 600 km, mientras que los cuerpos helados se vuelven esféricos a 400 km. Algunos autores proponen umbrales aún más bajos como 200 km . Esencialmente, solo los objetos en la región de transición (digamos, 600 km a 1500 km) es probable que se desplacen del equilibrio hidrostático fuera de ella, y ese es un rango bastante estrecho.

Por supuesto, ahora que ha especificado que el planeta originalmente tenía el doble del tamaño de la Tierra, parece claro que los fragmentos, de hecho, también serán planetas estables, ya que son lo suficientemente masivos como para ser redondeados por el equilibrio hidrostático, y por lo tanto , según la definición de la IAU, pueden ser planetas (suponiendo que despejen sus respectivas órbitas, por supuesto). Seguramente serán objetos de masa planetaria.

Rotación

Vale la pena hablar sobre el giro de los fragmentos antes y después de la división. Inicialmente, el planeta está girando a cierta velocidad angular ω o sobre un eje. Tiene un momento de inercia con respecto a ese eje. I pag = 2 5 METRO R 2 , dónde METRO y R son su masa y su radio. Entonces el momento angular es

L o = I pag ω o = 2 5 METRO R 2 ω o
El momento angular debe conservarse después de la colisión. Digamos que la división ocurre a lo largo del ecuador del planeta (este es un caso simple, en realidad, pero conserva la simetría axial). Entonces cada fragmento también tiene un momento de inercia. I F = 2 5 metro R 2 , dónde metro es la masa del fragmento. Por simetría, los fragmentos deben tener la misma velocidad angular ω F y momento angular total
L F = I F ω F + I F ω F = 2 I F ω F = 4 5 metro R 2 ω F
Sin embargo, metro = METRO / 2 , entonces
L F = 2 5 METRO R 2 ω F
y podemos ver que como L F = L o , ω F = ω o ; es decir, la rotación no cambia.

¡Gracias por su respuesta informada! ¿Cómo afectaría el giro del planeta original al giro de los ex-planetas? ¿Parecerían separarse y luego comenzar a girar a lo largo de su propio centro de gravedad con el eje paralelo al giro original? ¿O esto funciona de manera completamente diferente?
@ALambentEye He editado en un caso simple. Para diferentes formas de cortar los planetas, puede obtener resultados diferentes, pero es poco probable que las velocidades angulares cambien mucho en cualquier escenario.
Por alguna razón, no se me había ocurrido que el planeta pudiera dividirse a lo largo del ecuador. De hecho, estaba pensando en dividirlo de polo a polo.
Si no es lo suficientemente grande para estar en equilibrio hidrostático, por definición no es un planeta.
290 km es el límite es el límite con el que estoy familiarizado, adsabs.harvard.edu/full/1995MNRAS.277...99H

Esto sería muy difícil de hacer, pero podrías hacerlo funcionar, tal vez... si no eres demasiado estricto.

Problemas:

  1. Basado en la definición de planeta de la IAU, su planeta hemisférico ya no cumple con la clasificación de un planeta debido a que su forma no es consistente con el equilibrio hidrostático.
  2. La mayoría de los planetas están sujetos a la tendencia hacia el equilibrio hidrostático debido al hecho de que tienen núcleos fundidos, son gaseosos o que los sólidos que los componen se desmoronan fácilmente.
  3. Los planetas no se formarían naturalmente de esta manera.

Soluciones:

  1. La IAU no tiene que existir en su sistema solar, por lo que su definición de planeta no tiene que ser la que usted usa.
  2. El planeta tendría que estar hecho de roca sólida y ser muy rígido. Habría un precipicio muy empinado en el borde que no debería caer en cascada por la pendiente vertical.
  3. Los planetas suelen estar calientes cuando se forman y luego se enfrían, por lo que habrían estado sujetos al equilibrio hidrostático en algún momento. Entonces, tendrías que hacer que tu planeta se formara en una esfera y luego se dividiera en dos después de enfriarse para que esto suceda.

Otras consecuencias.

  1. Si un niño decide que es divertido tirar cosas por el precipicio, entonces lo que sea que arroje se acumulará en la mitad plana del hemisferio y eventualmente formará una pila en el centro haciendo que el planeta no sea del todo hemisférico. (Tenga en cuenta que cualquier cosa que caiga del precipicio tiene este problema y que el niño en cuestión no es realmente necesario)
  2. La gravedad en el planeta sería desigual y el precipicio sería similar a una cadena montañosa inimaginablemente alta en este sentido.

Los planetas son tales porque están en equilibrio hidrostático. Esto significa que si lo cortara por la mitad, se desmoronaría bajo la acción de la gravedad y volvería a tener una forma esférica.

La orientación del eje de rotación tiene poco que ver con esto.

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