Quais seriam os efeitos na Terra se Júpiter fosse transformado em estrela?

No livro de Clarke 2010, o monólito e seus irmãos transformaram Júpiter na pequena estrela apelidada Lucifer. Ignorando a realidade de que não teremos nenhum monólito mágico aparecendo em nosso futuro, quais seriam os efeitos na Terra se Júpiter fosse transformado em estrela?

No ponto mais próximo e mais distante:

Quão brilhante seria o "lado de trás" da terra com a luz de Lúcifer?

Quanto calor a pequena estrela geraria na Terra?

Quantos dias ou meses teríamos realmente noite quando nos afastássemos atrás do sol?

Quão brilhante seria o lado solar da Terra quando Lúcifer e o sol brilharem do mesmo lado do planeta?

Antes de começar, admito que critiquei a questão com base em sua improbabilidade; no entanto, fui convencido do contrário. Vou tentar fazer os cálculos com base em fórmulas completamente diferentes das que acho que foram usadas; Espero que você fique comigo enquanto eu resolvo isso.

Vamos imaginar que Lúcifer se torne uma estrela da sequência principal - na verdade, vamos chamá-la de uma anã vermelha de baixa massa. As estrelas da sequência principal seguem a relação massa-luminosidade:

$$\frac{L}{L_\odot} = \left(\frac{M}{M_\odot}\right)^a$$

Onde e M são a luminosidade e a massa da estrela, e L ⊙ e M ⊙ e a luminosidade e a massa do Sol. Para estrelas com M < 0,43 M ⊙ , a assume o valor de 2,3. Agora podemos conectar a massa de Júpiter ( 1,8986 × 10 27 kg) na fórmula, bem como a massa do Sol ( 1,98855 × 10 30 kg) e a luminosidade ( 3,846 × 10 26 watts), e obtemos$L$$M$$L_\odot$$M_\odot$$M < 0.43M_\odot$$a$$1.8986 \times 10 ^{27}$$1.98855 \times 10 ^ {30}$$3.846 \times 10 ^ {26}$

$$\frac{L}{3.846 \times 10 ^ {26}} = \left(\frac{1.8986 \times 10 ^ {27}}{1.98855 \times 10 ^ {30}}\right)^{2.3}$$

Torna-se

$$L = \left(\frac{1.8986 \times 10 ^ {27}}{1.98855 \times 10 ^ {30}}\right)^{2.3} \times 3.846 \times 10 ^ {26}$$

que então se torna

watts.

$$L = 4.35 \times 10 ^ {19}$$

Agora podemos descobrir o brilho aparente de Lúcifer, como visto da Terra. Para isso, precisamos da fórmula

$$m = m_\odot - 2.5 \log \left(\frac {L}{L_\odot}\left(\frac {d_\odot}{d}\right) ^ 2\right)$$

onde é a magnitude aparente da estrela, m ⊙ é a magnitude aparente do Sol, d ⊙ é a distância do Sol ed é a distância da estrela. Agora, m = - 26,73 e d ( s ) é 1 (em unidades astronómicas). d varia. Júpiter está a cerca de 5,2 UA do Sol, portanto, na sua distância mais próxima da Terra, seria ~ 4,2 UA de distância. Conectamos esses números à fórmula e descobrimos$m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

que é muito menos brilhante que o sol. Agora, quando Júpiter está mais distante do Sol, está ~ 6,2 UA de distância. Conectamos isso à fórmula e descobrimos

$$m = -5.40$$

que é ainda mais escuro - embora, é claro, Júpiter seja completamente bloqueado pelo sol. Ainda assim, para descobrir a magnitude aparente de Júpiter a alguma distância da Terra, podemos mudar a fórmula acima para

$$m = -26.73 - 2.5 \log \left(\frac {4.35 \times 10 ^ {19}}{3.846 \times 10 6 {26}}\left(\frac {1}{d}\right) ^ 2\right)$$

Em comparação, a Lua pode ter uma magnitude aparente média de -12,74 na lua cheia - muito mais brilhante que Lúcifer. A magnitude aparente de ambos os corpos pode, é claro, mudar - Júpiter por trânsitos de sua lua, por exemplo - mas esses são os valores ótimos.

Embora os cálculos acima realmente não respondam à maior parte da sua pergunta, espero que ajude um pouco. E, por favor, corrija-me se cometi algum erro. O LaTeX não é de forma alguma minha língua nativa, e eu poderia ter entendido algo errado.

Eu espero que isso ajude.

Editar

O brilho combinado de Lúcifer e do Sol dependeria do ângulo dos raios do Sol e dos raios de Lúcifer. Lembra-se de como temos estações diferentes devido à inclinação do eixo da Terra? Bem, o calor adicionado teria a ver com a inclinação dos eixos da Terra e de Lúcifer em relação um ao outro. Não posso fornecer um resultado numérico, mas posso acrescentar que espero que não seja muito mais quente do que é agora, pois estou escrevendo isso!

Segunda Edição

Como eu disse em um comentário em algum lugar desta página, a relação massa-luminosidade realmente funciona apenas para estrelas da sequência principal. Se Lúcifer não estivesse na sequência principal. . . Bem, então nenhum dos meus cálculos estaria certo.

Eu acho que é uma pergunta divertida, se impossível. A única maneira de transformar Júpiter em uma estrela que é remotamente prática é aumentar sua massa. Ignorando as anãs marrons que são muito limitadas na produção de energia, para obter uma anã vermelha, você precisará adicionar pelo menos 75 a 80 massas de Júpiter. (um pouco mais de 24.000 massas terrestres). Você gostaria de adicionar uma porcentagem razoável de hidrogênio, mas alguns detritos rochosos não prejudicariam a mistura.

De qualquer forma, supondo que o impossível seja feito, há várias coisas a considerar. A maior gravidade (75-80 vezes) alteraria significativamente todas as órbitas dos planetas. Prever exatamente como é difícil, mas muito mais massa e os planetas orbitam, certamente todos os interiores, oscilarão muito mais e alguns poderão ser puxados completamente para fora de sua órbita, provavelmente jogados para fora do sistema solar.

Você pode pensar que os planetas mais próximos de Júpiter seriam os mais afetados, mas realmente tem mais a ver com a sincronização das marés do que qualquer outra coisa. Qualquer um dos quatro planetas internos poderia ser puxado para uma nova órbita. Você também provavelmente veria a órbita da Terra alongada em ressonância com Júpiter, talvez aumentando o ciclo da era do gelo / derretimento do gelo. Respostas precisas são difíceis, e nada disso aconteceria em uma órbita, mas com o tempo, certamente. Mudanças orbitais em todos os planetas internos e talvez Saturno também seriam inevitáveis ​​se Júpiter se tornasse uma anã vermelha. Imagine se Saturno foi puxado para mais perto da Terra, em uma órbita entre Marte e Júpiter, ou Mercúrio foi puxado para fora da Terra. As probabilidades são de que não nos atingisse, mas podemos querer ficar de olho nisso.

http://en.wikipedia.org/wiki/Stability_of_the_Solar_System#Mercury.E2.80.93Jupiter_1:1_resonance

A segunda coisa a considerar é o magnetismo e as explosões solares. Estrelas jovens tendem a girar muito rápido devido à conservação do momento angular quando as estrelas se formam e isso cria enormes campos magnéticos e enormes erupções solares, muito maiores do que as que obtemos do sol. É estranho pensar que uma pequena anã vermelha, quatro vezes mais afastada do nosso sol do que o sol, criaria erupções solares com as quais se preocupar, mas é possível. Se seria necessário um momento angular alto para que isso acontecesse, não tenho certeza, mas poderíamos ver explosões solares maiores da estrela-Júpiter do que do sol.

http://en.wikipedia.org/wiki/Flare_star

Brilho, calor e visibilidade foram abordados acima, mas vou falar sobre isso. O brilho de -6,25 seria 5-6 vezes mais brilhante que Vênus e você a veria à noite; Vênus não é vista no pico da escuridão; portanto, seria significativamente mais brilhante que qualquer outra estrela / planeta no céu, mas significativamente menos brilhante que a lua, tipo, você não poderia fazer o seu caminho com apenas a luz da estrela da maneira que você pode ver as coisas ao seu redor no luar. Mas quando eu executo os números, acho que seria um pouco mais brilhante que isso.

Massa para Luminosidade é a potência de 3,5 - estimativa rápida, então, digamos que a anã vermelha tenha uma massa de 80 Júpiteres. Isso é 0,076 Sóis. 0,076 ^ 3,5 = cerca de 1 / 8.000, portanto, 4,2 vezes mais longe no ponto mais próximo (quadrado disso), 1/8000 como brilhante, estamos olhando 1 / 140.000 vezes a luz que obtemos do sol - não muito e provavelmente menos do que isso nos estágios iniciais e porque as estrelas menores tendem a cair, então vamos estimar 1 / 200.000 - 1 / 300.000 do brilho aparente do sol como uma estimativa aproximada. Isso não é suficiente para aquecer a Terra, mas ainda é mais brilhante (um pouco) do que a lua cheia, que é cerca de 1 / 400.000 do brilho do sol. haveria luz suficiente para ver o caminho, mas eu não gostaria de tentar ler por ele. Também seria uma luz claramente avermelhada.

Finalmente, o tamanho - uma estrela anã vermelha de 80 massas de Júpiter seria realmente um pouco menor que Júpiter devido à gravitação, para que parecesse um planeta - não exatamente um ponto no céu, mas quase um ponto, mas um pouco mais brilhante que o de Júpiter. lua cheia e vermelho. Provavelmente é brilhante o suficiente para ser visto durante o dia. Eu não acho que seria difícil olhar ou machucar seus olhos, mas brilharia como uma pequena lanterna vermelha brilhante ao longe.

http://www.space.com/21420-smallest-star-size-red-dwarf.html

Eu não acho que gosto de estrelas-Júpiter. Não vamos fazer isso. :-)

Ignorando a impossibilidade de Júpiter ficar solar:

Suponha que Júpiter se transforme em duplicado do Sol em termos de produção de energia. A energia transmitida para a Terra segue uma lei do quadrado inverso. Como Júpiter está, na melhor das hipóteses, 4 vezes mais distante da Terra do que o Sol, Júpiter fornecerá à Terra, no máximo, 1/16 da energia que o Sol fornece, para um aumento de pouco mais de 6%, no máximo. a maioria.

Em comparação, entre afélio e periélio, a distância Sol-Terra aumenta de cerca de 147 milhões de quilômetros para cerca de 152 milhões de quilômetros. Isso implica em uma mudança sazonal de entrada de energia de cerca de 7%, que experimentamos agora todos os anos ...

Na realidade, Júpiter não tem massa suficiente para iniciar a ignição estelar ou sustentá-la se, de alguma forma, começarmos a funcionar.

Até a menor estrela exigiria da ordem de 80 a 90 vezes a massa de Júpiter apenas para emitir um leve brilho vermelho.

Mesmo para se tornar uma proto-estrela anã marrom, Júpiter exigiria um aumento de massa da ordem de pelo menos 10 vezes.

Lúcifer simplesmente não é possível, a menos que Júpiter colida com algo para fornecer a massa extra necessária para se tornar estelar e, mesmo assim, seria uma anã vermelha na melhor das hipóteses e bastante fraca, como uma unha em brasa brilhando no escuro.

Mas pode-se sonhar.

:)

1. Distância Sol-Terra: 1AU
2. Distância Terra-Júpiter (em conjunto): 4AU

Portanto, Lúcifer estará quatro vezes mais distante que o Sol quando estiver mais próximo (seis vezes quando estiver mais distante) e, ao mesmo tempo, mil vezes menor . Isso é aproximadamente 40 vezes mais luz que a lua cheia concentrada em um pequeno ponto no céu.