¿Qué masa de un cuerpo extraño que va a casi la velocidad de la luz (> 99.9999% C) se necesitaría para hacer que el sol explote?

No voy a dar números porque el tema es mucho más complejo de lo que parece, pero agregaré algunos factores que parecen haber sido pasados ​​por alto.

• Primero y más importante, un objeto a 0.999999c no viajará simplemente por el espacio. A esa velocidad, cada átomo de materia con el que choca desencadenará una fusión nuclear, ya que va tan rápido que los átomos no pueden ser repelidos. Una buena ilustración de eso es el béisbol relativista XKCD .

• A medida que el objeto se acerca al sol, los vientos solares serán más intensos y concentrados; de hecho sería como si tuvieras un motor nuclear en todo el frente del objeto, empujándolo hacia atrás. Un objeto que no sea lo suficientemente denso simplemente se detendrá hasta que vaya a una velocidad razonable (¿0.5c?), el problema sería con uno más grande.

• La masa relativista de un objeto a 0,999999c será 1000 veces su masa en reposo; eso creará un campo de gravedad 1000 veces más fuerte que atraerá partículas hacia él (lo que lo ralentizará más).

• Si el objeto aún impacta al Sol, su influencia en él estará relacionada con su sección transversal; un objeto con una sección transversal pequeña simplemente lo atravesaría y no causaría mucho problema.

Entonces, veo 4 posibilidades distintas, cada una de las cuales depende de muchos factores desconocidos:

• El objeto se ralentiza lo suficiente como para convertirse en otro objeto celeste regular. Ocurre si la relación entre su masa y su sección transversal es baja; porque las reacciones en el lado que da al sol lo ralentizan.

• Debido a la presión de la reacción nuclear en su superficie, el objeto se rompe en pedazos. Las colisiones entre los fragmentos provocan una gran explosión que arroja la materia del objeto en todas direcciones; posible daño secundario debido a los escombros de alta velocidad que golpean los planetas.

• El objeto llega al Sol, pero es lo suficientemente pequeño como para que el Sol simplemente se lo "trague". La energía producida por la desintegración del objeto solo suma unos pocos grados a la temperatura del Sol.

• El objeto llega al Sol y tiene una sección transversal (y masa) suficiente para que una parte significativa del gas solar se fusione con él. En este caso, el Sol no "explota", sino que su masa se divide entre

  • Una parte de él que se fusiona con el objeto y sale del sistema.

  • Una parte de ella que se gasta en el aumento de la reacción nuclear.

  • Una parte de ella que es expulsada como viento solar.

  • Una parte de ella que permanece en su lugar (que puede o no ser capaz de sostener la fusión de hidrógeno).

Nota: Lo que está escrito debajo de esto puede o no ser válido. Ver los comentarios.

Según Wikipedia , la energía de enlace gravitacional del sol es$6.87\times10^{41}$Joules, lo que significa que cualquier cosa que impacte al sol necesitaría poseer al menos esta cantidad de energía cinética para hacer que el sol explote con éxito. Aplicando la ecuación

$$E_k = \frac{mc^2}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}}-mc^2$$ de aquí da eso, asumiendo que el objeto está viajando exactamente a $99.9999\%$de la velocidad de la luz, su masa tendría que ser superior $1.08\times10^{22}$kg para tener éxito. Esta es aproximadamente la masa de Plutón. Me imagino que estaba pensando en un objeto algo más pequeño, aunque esta masa podría ser suficiente si está usando un proyectil de neutronio. Al aumentar la velocidad, disminuye la masa requerida, aunque las velocidades involucradas terminan siendo extremadamente altas. Para el pesaje de un objeto (por ejemplo) $5$toneladas métricas, como una sonda espacial muy grande, su velocidad tendría que ser $$99.99999999999999999999999999999999999999998\%$$ de la velocidad de la luz para hacer estallar el sol. Esto es posiblemente imprácticamente alto, y las energías de las partículas individuales se acercan y en algunos casos superan la energía de Planck , más allá de la cual la física tal como la conocemos se descompone. Eventualmente, el cuerpo probablemente formaría un agujero negro al chocar con el Sol o incluso antes, poniendo un límite inferior final en el tamaño del impactador que está más allá de mi conocimiento de la física para calcular.

En conclusión, su cuerpo extraño tendrá que ser inimaginablemente grande o inimaginablemente rápido para hacer estallar el sol con éxito.

El hecho es que no es la fuerza o la falta de ella lo que hace que una estrella se convierta en nova. Es un agotamiento de su 'fuente de alimento'. Una estrella, en los términos más simples, es una bola de gas que está bajo una presión tan inmensa que el gas se sobrecalienta, y la combinación de esto y la mecánica cuántica permite que los átomos de hidrógeno se fusionen y se conviertan en átomos de helio.

Cuanto más vive una estrella, más pesados ​​se vuelven los átomos (así es como se crean los elementos de la Tabla Periódica de Elementos). Hasta que llega un momento en que la estrella se queda sin Hidrógeno y comienza a hincharse, convirtiéndose en una Gigante Roja. Si la estrella anfitriona tiene planetas en una órbita lo suficientemente cercana, estos planetas son tragados por la estrella anfitriona.

Eventualmente, la estrella colapsa por su propio peso y (como lo explicó Neil deGrasse-Tyson) derrama sus entrañas enriquecidas en la galaxia circundante, es decir, se convierte en nova .

Esta coalescencia de materia, energía cinética y todo lo demás hace que las nubes de gas cercanas se compacten y formen nuevas estrellas, y los átomos forman los planetas que las rodean.

Para obtener más información, consulte este enlace , o google life of a star, o lifecycle of a star, o algo similar.