¿Qué pasaría si 10 ^ 37 J de energía se arrojaran al sol a través de la detonación de antimateria?

Mi primera publicación aquí, y se trata más de destruir mundos que de crearlos.

Considere este escenario:

Un planeta similar a la tierra donde se ha lanzado un poderoso hechizo mágico que protege a todos los positrones de la aniquilación al entrar en contacto con la materia regular. La antimateria estable finalmente puede existir (en cierto sentido). Y el positronio encuentra una serie de aplicaciones útiles, incluidos los intercambios de armas con universos paralelos (que no comparten el mismo campo de protección).

Algo que estos magos no tuvieron en cuenta fue que este campo protector se expandía hacia afuera a la velocidad de la luz. 7 minutos después de lanzar el hechizo, los positrones comenzaron a acumularse en la estrella similar al sol del planeta. La reacción de fusión protón-protón en su núcleo se vuelve aproximadamente un 5% menos energética, ya que fue alimentada en parte por la aniquilación electrón-positrón. Esto pasa totalmente desapercibido por un tiempo debido a la vida media de 1000 años que tarda el calor en llegar a la superficie del sol.

Algún tiempo después, digamos 10.000 años, un grupo terrorista llamado Curse Breakers desactiva el hechizo. Todo el positronio almacenado detona inmediatamente. Pero 14 minutos después, los sobrevivientes de esta explosión son testigos de una catástrofe cósmica aún mayor: la destrucción de su sol.

Lo que estoy preguntando es esto: ¿qué tan grande sería el auge? ¿Qué tan rápido sucedería?

Si mis cálculos son correctos, la capa gruesa de positrones alrededor del núcleo contendría 6,28x10^36 julios. Con esta energía liberada en una pequeña fracción de segundo, ¿podría la estrella sufrir un destello de helio? Fusión fuera de control en su núcleo? ¿Quizás incluso una supernova?

(Si no, ¿cuánto tiempo debería durar el hechizo para generar suficientes positrones?)

Editar: ¿Y qué efectos se sentirían en el planeta, suponiendo que sea similar a la Tierra y orbite a 1 AU?

¡Bienvenido a worldbuilding.SE! Esta es una buena pregunta, pero me pregunto si sería mejor recibida si nos alejáramos de algunos datos e incluyéramos otros. La naturaleza de la explosión es irrelevante, el número real de julios también lo es. La relación entre la energía explosiva y algo es importante, pero ¿qué es ese algo? En lugar de decir "capa de positrones", ¿podría referirse a una capa específica del sol? como la Fotosfera o Corona? Hacer esto evitaría lo que sospecho que será una serie de comentarios que intentan alinear su descripción con la ciencia en lugar de responder la pregunta.
Bueno, la respuesta corta es que esperaba que pudieras decírmelo. Si los positrones permanecen alrededor del núcleo, se difunden en la atmósfera superior o son rociados como viento solar que llueve sobre todos los planetas cercanos, es una mera especulación de mi parte. Me imagino que algunos podrían emparejarse con electrones y convertirse en positronio neutro, que podría flotar hacia la superficie debido a su baja densidad. Pero, ¿la flotabilidad funciona igual en la atmósfera de una estrella?
El tipo de estrella es muy importante y también lo que clasificarías como la destrucción de una estrella. Una nova es en realidad una contracción de la estrella bajo su propia gravedad que fusiona la mayor parte del hidrógeno restante mientras emite un destello de luz. Esto es casi lo contrario de una explosión. Debido al tamaño de nuestro sol, nunca entrará en una nova, sino que primero se expandirá y luego colapsará, ¿en qué punto de este ciclo lo llamaría destruido?
En el título dices "el sol"; pero en el cuerpo, hablas de la estrella de un sistema alienígena diferente. Especifique qué tipo de estrella tiene en mente, su tamaño, etc. Si desea simplificar las cosas, puede indicar que es idéntica a nuestro Sol; si ya tiene algo más en mente, especifique los datos de la estrella en cuestión.
Para aclarar, es una estrella similar al sol. (En realidad, habría sido más simple si hubiera dicho que tuvo lugar en la Tierra, ¡pero por el hecho de que me niego obstinadamente a contradecir mi propia tradición del multiverso!)
Un problema en su universo podría ser la caída repentina del 5% de la luz solar antes de la explosión. La reducción solo por la luz solar directa causará una caída de temperatura de 4 grados más los efectos adicionales, como nieve y hielo más reflectantes. Es difícil no darse cuenta de este enorme cambio climático de la noche a la mañana.
Si vas a mezclar magia y física de manera arbitraria, entonces no se necesita ninguna razón para nada. Puedes simplemente mágicamente el resultado a lo que quieras. O se adhieren a la tecnología (incluso si es imaginario) o simplemente magia todo.
@StephenG: Esa es una narración barata. No obtienes una historia realmente interesante si "la magia es todopoderosa" y "triunfa sobre toda la física". Las cosas suelen ser mucho más interesantes cuando tienes lógica y límites que hay que cuidar. De lo contrario, se convierte en un deus ex machina y podrías decir que los magos pueden lanzar un hechizo que les da la victoria directamente, y luego no hay historia en absoluto (y si no lo haces, el lector se preguntará por qué no pueden hacerlo). , si esta magia es tan todopoderosa). Los límites son buenos.
De acuerdo, si quieres ser realmente bueno, también necesitas un marco lógico de algún tipo para que los límites se desprendan naturalmente. Por ejemplo, la magia es un recurso prescindible, la magia es transportada por algún tipo de campo de fuerza que se limita a moverse únicamente a la velocidad de la luz, o lo que sea, y por supuesto ser consistente con eso y sus consecuencias lógicas en todo momento.
Además, con respecto a este escenario y las respuestas ya publicadas, me pregunto si toda la antimateria que ha estado lloviendo de los rayos cósmicos (hay, digamos, positrones cósmicos) y empapando lentamente el planeta no sería en sí mismo un gran desastre cuando de repente reacciona en el momento del cierre del hechizo.
@Jynto ¿Alguna razón particular para usar positrones en lugar de antiprotones? Los positrones son unas 1000 veces más ligeros y, como tales, menos energéticos. Pero como tienen la misma carga, probablemente sean igualmente difíciles de almacenar y mover. Además, una reacción repentina de positrones puede dejar la materia sobreviviente cargada muy positivamente debido a todos los electrones que faltan. Si la carga es lo suficientemente fuerte, el efecto de repulsión puede agregar aún más destrucción.

Respuestas (2)

A modo de comparación, considere un destello de helio, cuando una estrella similar al Sol ha envejecido un poco, desarrollará un núcleo de helio degenerado. La temperatura no es suficiente para que este núcleo inicie la fusión nuclear. Sin embargo, la temperatura aumentará gradualmente hasta que esté lo suficientemente caliente como para que el helio comience a fusionarse. Debido a que el núcleo de helio está degenerado, la fusión de helio no está regulada térmicamente y todo el helio se fusiona en unos pocos minutos, lo que se denomina flash de helio.

Un flash de helio libera aproximadamente 10 41 Joules casi instantáneamente. Sin embargo, la energía liberada por esta explosión hace que el núcleo salga de la degeneración y se expanda térmicamente. Casi toda la energía es absorbida por la expansión del núcleo y las capas externas de la estrella. El destello de helio es casi indetectable desde el exterior de la estrella.

Su explosión libera solo 1/10000 de la energía liberada en un destello de helio. Haría que el núcleo se calentara y se expandiera. La expansión del núcleo absorbería casi toda la energía y, como un destello de helio, la explosión podría no ser detectable desde el planeta.

Ahora se producen destellos de helio en estrellas gigantes rojas, con un núcleo degenerado. Eso da más espacio para la expansión térmica sin interrumpir el núcleo. Las cosas pueden ser diferentes en estrellas más jóvenes, como el sol.

Buena respuesta directa de física: me gusta.
No hay ninguna razón de peso para equiparar un destello de helio con una explosión de antimateria-materia. Los destellos de helio ocurren cuando el núcleo está degenerado. En la materia degenerada, los cambios de temperatura no producen un cambio de volumen de la materia. No estoy seguro de que este sea el caso en una aniquilación de materia-antimateria. Es esta falta de cambio de volumen de la materia lo que le da al destello de helio sus características únicas. Tampoco considera toda la radiación producida por una aniquilación de materia-antimateria, y los efectos de esta radiación.
ctd Comparar los resultados de un destello de helio con los de la aniquilación de materia y antimateria es como comparar la explosión de un arma nuclear con una explosión de TNT de energía equivalente. De Wikipedia 'En el caso de estrellas normales de baja masa, la gran liberación de energía hace que gran parte del núcleo salga de la degeneración, lo que le permite expandirse térmicamente (un proceso que requiere tanta energía, es aproximadamente igual a la energía total liberada por el destello de helio, para empezar), y cualquier energía sobrante se absorbe en las capas superiores de la estrella. Es decir, salir del estado degenerado consume la mayor parte de la energía.
Es como derretir hielo en un lago. Se necesita una gran cantidad de energía para derretir el hielo, antes de que el agua debajo de él comience a calentarse. TODO el hielo debe derretirse antes de que el agua se caliente. Pero si pongo la misma energía en un lago sin hielo, el agua se calentaría sustancialmente...
Es la dilatación térmica la que requiere energía, no dejando degeneración. Sin embargo, el destello de helio ocurre en las estrellas gigantes rojas, lo que puede marcar la diferencia.
@James K Tal como lo entiendo, está dejando una degeneración que requiere grandes cantidades de energía. La mayor parte de la energía producida en el flash de helio, de hecho.

No estoy seguro de que esta pregunta se pueda responder usando la física, pero se puede responder con magia. La respuesta es: 'Lo que quieras que suceda'. Al permitir que la materia y la antimateria coexistan, ha ido más allá de la física como para hacer que la física sea irrelevante.

No tenemos idea de cómo reaccionaría la antimateria con la materia si no se les permitiera destruirse entre sí. No hay una referencia válida en física sobre cómo se podría haber implementado la maldición. ¿Cuánta energía habría tomado? ¿De dónde salió esa energía? Debido a esta magia, ¿podrían los átomos de materia y antimateria entremezclarse y entremezclarse libremente, o requeriría algún tipo de barrera de energía entre ellos?

Si esta barrera de energía colapsara, ¿cuánta energía liberaría?

Sabemos, por ejemplo, que la fusión requiere mucha energía para iniciarse. Pero una vez iniciado, libera más energía de la que tomó para iniciar. Sospecho que, cualquiera que sea esta maldición, la eliminación iniciaría algún tipo de reacción nuclear, liberando mucha más energía que la reacción de materia-antimateria.

La física nos dice que la radiación principal de tal proceso de aniquilación de materia-antimateria es la radiación gamma, con un gran poder de penetración. Esto no sería una simple 'explosión'. No se puede, por ejemplo, comparar una explosión nuclear con la de una cantidad equivalente de TNT.

La antimateria se forma en la tierra durante tormentas eléctricas severas. Mucho de eso. Se neutraliza casi tan pronto como se forma. ¿Pero si no fuera neutralizado? ¿Cómo afectaría nuestra ionosfera? ¿Nuestra magnetosfera? ¿La capa de ozono? ¿Comunicaciones? Cambiaría lo que sabemos sobre la física, y al volver a la física tradicional, las implicaciones son tan incognoscibles como las implicaciones de hacer la maldición en primer lugar.

Decir que todo sería 'lo de siempre', excepto que la antimateria no es aniquilada por la materia, simplemente deja de lado la física. Habría muchas, muchas otras implicaciones.

Ese último punto es la muleta de cualquier respuesta a la pregunta. ¿Por qué razón, excepto suposiciones y hechicería, los átomos de antimateria permanecerían en la estrella? ¿Cuál sería la física teórica que explica esto? ¿Cuánta energía se requeriría y en qué forma?

Esto es importante, porque no sabemos cuánta energía se necesitaría para disipar la maldición mágica. Es decir, ¿cuánta energía se necesitaría para revertir la capacidad de coexistencia de la materia y la antimateria? ¿O eliminar la maldición liberaría aún MÁS energía? ¿Eliminar la maldición consumiría toda la energía, por lo que no quedaría nada? Obviamente, si se evitara que la materia y la antimateria se aniquilaran entre sí, se necesitaría una energía tremenda para hacerlo.

Como ejemplo, ¿sería esta maldición como embotellar antimateria y restringirla? Por lo tanto, la antimateria del sol equivaldría a estar en un caparazón muy fuerte. La energía liberada por la eliminación de la maldición podría usarse para destruir este caparazón. Piense en una explosión contenida donde toda la energía se usa para destruir el contenedor, frente a una explosión sin restricciones. Lo último tendría consecuencias de largo alcance, lo primero no.

La física ni siquiera puede responder a la pregunta de qué pasó con toda la antimateria para empezar. ¿Por qué el universo no se autodestruyó desde el principio? Simplemente no sabemos lo suficiente sobre el proceso.

Así que la física no pudo responder a esta pregunta. Por lo tanto, depende totalmente de la hechicería. No hay respuesta excepto una respuesta mágica. Esto está tan rodeado de magia, que cualquier cosa que el autor quisiera que sucediera, sucedería, y cualquier cosa que el autor decidiera que sucediera, podría explicarse con un libro de física lo suficientemente grueso.

Yo sugeriría que, si el autor quisiera realmente un big bang, entonces el autor postularía que toda la energía que entró en la maldición en primer lugar, en exceso de la energía formada por la aniquilación de materia y antimateria, es decir toda la energía reprimida acumulada se liberó en el momento en que se eliminó la maldición.

Si el autor no quisiera NINGUNA explosión, entonces el autor podría hacer que toda la energía creada por la aniquilación repentina de materia y antimateria revierta todos los efectos acumulativos de la maldición y se cancelen entre sí. Es decir, sería como si la maldición nunca se hubiera implementado en primer lugar.

Cualquiera de los dos podría ser 'apoyado' por la física.

¿Qué pasaría si 10 ^ 37 J de energía se arrojaran al sol a través de la detonación de antimateria?
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