¿Qué tamaño (es decir, radio) podría tener un planeta?

Sé que los planetas normales no se vuelven más grandes que Júpiter (o 2 radios de Júpiter si están calientes), ya que agregar más gas solo aumenta la densidad, no el radio, hasta llegar al punto de ser una estrella enana marrón.

Esa capacidad de compresión, supongo, es una propiedad del material promedio general que forma los sistemas estelares, ya que más allá de un tamaño crítico acumula el gas ambiental y el polvo en la nube. Es decir, es principalmente hidrógeno y un cuarto de helio con un poco de otras cosas.

Pero, ¿qué pasa con un cuerpo hecho de otras cosas, como roca o metal? Sin preocuparse por los procesos de formación planetaria, solo que los átomos se amontonan y sienten la gravedad propia. Tal vez deba crecer lentamente para que tenga tiempo de enfriarse antes de agregar más. De lo contrario, no hay técnicas especiales: ¿qué sucedería si se amontonara material de composición adecuada?

Sospecho que las ideas normales de los minerales no existirían bajo ese tipo de presión, incluso si se dejaran enfriar cuidadosamente. Pero, ¿pueden los elementos que no sean H y He comprimir su volumen de la misma manera, o un mundo rocoso podría alcanzar tamaños de millones de millas?

¿Qué pasa con los casos más exóticos, como el planeta "hinchado" del que escuché que tiene la densidad de la espuma de poliestireno?

Respuestas (2)

Los planetas hinchados tienden a ser como Júpiter o Saturno, probablemente de menor masa que Júpiter, quizás de menor metalicidad, pero el factor más importante es el calor. Ya sea cerca del sol o recién formado. El calor expande los planetas gaseosos. Tiene razón en que a medida que agrega más masa, la masa del planeta de Júpiter tiende a no crecer, pero si hay suficiente calor interno, los planetas gigantes gaseosos pueden volverse un poco más grandes que Júpiter. Se han observado planetas de hasta 2 radios de Júpiter (aunque hay cierta inexactitud en esas estimaciones), pero crecer más que Júpiter es en gran parte un factor de alta temperatura.

Los mundos rocosos nunca crecerán tanto como Júpiter. La mayor masa lo impedirá, y más allá de cierta masa, es poco probable que un mundo rocoso siga siendo lo que consideramos rocoso. Por encima de cierta masa, retiene hidrógeno, que es el gas más abundante en el universo, y eso le daría al enorme mundo rocoso una apariencia más parecida a un gigante gaseoso.

Pero para responder a su pregunta en teoría, si tuviera un mundo rocoso con masa de Júpiter y una atmósfera insignificante, nunca podría acercarse al diámetro de Júpiter. La masa aplasta el interior del planeta. Mercurio, por ejemplo, está hecho de un material más denso que la tierra. Mayor contenido de hierro, pero es menos denso que la Tierra porque la masa de la Tierra aplasta su manto rocoso y su núcleo metálico. Cuando comienzas a tener un mundo rocoso con la masa de Júpiter, el aplastamiento se vuelve significativo y nunca podrías construir un mundo rocoso tan grande como Júpiter. Al igual que con el hidrógeno, alcanzaría un cierto tamaño máximo, luego comenzaría a hacerse más pequeño bajo el aplastamiento de la gravedad. Incluso el llamado material "no compactible", se compacta a la presión dentro de los grandes planetas. El hierro tiene una densidad de 7,874 g/cm 3y un poco menos que eso a alta temperatura, pero el núcleo metálico de la Tierra tiene una densidad de 12,6 a 13,0, y eso se debe principalmente al aplastamiento. Cuando alcanzas la masa de Júpiter, el aplastamiento y la densidad son significativamente mayores.

Aproximadamente con la masa del sol, el planeta sería más pequeño que la Tierra, y básicamente se parecería a una estrella enana blanca, y ya no se distinguiría como un mundo rocoso.

Puedo agregar algunos enlaces para respaldar esto si es necesario y si alguien quiere ejecutar los cálculos o dar una respuesta con más detalles, siéntase libre.

Creo que esto es básicamente correcto. Un planeta gigante está sostenido por una presión de degeneración en su núcleo, que depende de la densidad y de cuántos electrones hay por unidad de masa atómica. El "material rocoso" tiene menos que el hidrógeno, por lo tanto, el Júpiter rocoso (seguirían siendo gas/fluido) será un poco más pequeño.
@RobJeffries Algunas matemáticas muy malas, si asumimos el doble de masa por electrón, básicamente el doble de la densidad, entonces resulta en un radio de aproximadamente el 80%, sin embargo, el radio más pequeño con igual masa corresponde a un 59% más de gravedad, entonces 59% mayor trituración, que aumenta a medida que se hace más pequeña. Una estimación muy aproximada, creo que está viendo un tamaño máximo de 70% -75% del radio, intuitivamente pensaría que la mayor concentración de hierro y el hidrógeno significativamente más bajo reducirían el tamaño del planeta más que eso, pero creo que eso es sobre el techo en este teórico.
No entiendo tu punto. En una situación (ideal) completamente degenerada, para una masa fija, el radio depende de m mi 5 / 3 , donde m mi es el número de unidades de masa por electrón. Por hidrógeno puro m mi = 1 , el hierro puro tiene m mi = 2.15 . Pero los gigantes gaseosos no son hidrógeno puro y el material rocoso no es hierro puro.
Supongo que el punto es solo que 2 elevado a -3/5 es bastante significativo. Eso funciona en aproximadamente el 66% del radio. Supongo que depende de lo que consideres "un poco más pequeño". Probablemente sea una tontería resolverlo con mayor precisión y/o debatir la semántica de "un poco". Obviamente, un Júpiter rocoso no sucedería, ya que recolectaría hidrógeno de forma natural y tendría un buen porcentaje de gas a su alrededor, pero la pregunta era sobre el tamaño de un Júpiter rocoso. El 70% del radio parece una estimación aproximada a menos que me esté perdiendo algo.

El radio máximo posible de un planeta probablemente se desconozca hasta la fecha porque las técnicas de observación actuales no solo nos darán una visión sesgada de la distribución de los radios de los planetas, sino que también es difícil distinguir los planetas de las enanas marrones.

Sin embargo , los datos actuales sugieren un límite de aproximadamente 2 radios de Júpiter.

Enciclopedia de los planetas extrasolares

Estaba preguntando sobre los límites físicos, no sobre la formación normal (que produce gigantes gaseosos).