Какой массы инородного тела, движущегося со скоростью, близкой к скорости света (> 99,9999% C), потребуется, чтобы солнце взорвалось?

Я не буду приводить цифры, потому что проблема намного сложнее, чем кажется, но я добавлю некоторые факторы, которые, как мне кажется, были упущены из виду.

• Во-первых, и это более важно, объект с координатой 0,999999c не будет просто путешествовать в космосе. На такой скорости каждый отдельный атом материи, с которым он столкнется, вызовет ядерный синтез, поскольку он происходит так быстро, что атомы не могут оттолкнуться. Хорошей иллюстрацией этого является релятивистский бейсбол XKCD .

• По мере приближения объекта к солнцу солнечные ветры будут более интенсивными и концентрированными; на самом деле это было бы так, как если бы у вас был ядерный двигатель во всей передней части объекта, отталкивающий его назад. Недостаточно плотный объект будет просто остановлен до тех пор, пока не достигнет разумной скорости (0,5c?), проблема будет с более крупным объектом.

• Релятивистская масса объекта на 0,999999c будет в 1000 раз больше его массы покоя; это создаст в 1000 раз более сильное гравитационное поле, которое будет притягивать к себе частицы (тем самым замедляя его еще больше).

• Если объект все же воздействует на Солнце, его влияние на него будет связано с его поперечным сечением; объект с небольшим поперечным сечением просто пройдет через него и не вызовет особых проблем.

Итак, я вижу 4 различные возможности, каждая из которых зависит от множества неизвестных факторов:

• Объект замедляется достаточно, чтобы стать еще одним обычным небесным объектом. Это происходит, если отношение между его массой и его поперечным сечением невелико; потому что реакции на стороне, обращенной к солнцу, замедляют его.

• Из-за давления ядерной реакции на его поверхности объект разбивается на куски. Столкновения осколков вызывают большой взрыв, разбрасывающий материю объекта во все стороны; возможные вторичные повреждения из-за столкновения высокоскоростных обломков с планетами.

• Объект достигает Солнца, но он настолько мал, что Солнце его просто «проглатывает». Энергия, выделяемая при распаде объекта, лишь добавляет несколько градусов к температуре Солнца.

• Объект достигает Солнца и имеет достаточное поперечное сечение (и массу), чтобы значительная часть солнечного газа слилась с ним. При этом Солнце не «взрывается», а его масса делится между

  • Часть его, которая сливается с объектом и покидает систему.

  • Часть его расходуется на усиленную ядерную реакцию.

  • Часть его, которая выбрасывается в виде солнечного ветра.

  • Часть его, которая остается на месте (которая может быть или не быть способной поддерживать водородный синтез).

Примечание. То, что написано ниже, может быть или не быть действительным. Смотрите комментарии.

Согласно Википедии , гравитационная энергия Солнца равна$6.87\times10^{41}$Джоулей, что означает, что все, что воздействует на солнце, должно обладать по крайней мере такой большой кинетической энергией, чтобы заставить солнце успешно взорваться. Применение уравнения

$$E_k = \frac{mc^2}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}}-mc^2$$ отсюда дает это, предполагая , что объект движется точно $99.9999\%$со скоростью света, его масса должна была бы превышать $1.08\times10^{22}$кг, чтобы добиться успеха. Это примерно масса Плутона. Я предполагаю, что вы имели в виду объект несколько меньшего размера, хотя этой массы может быть достаточно, если вы используете нейтрониевый снаряд. Увеличение скорости уменьшает требуемую массу, хотя задействованные скорости оказываются чрезвычайно высокими. Для взвешивания объекта (например) $5$метрических тонн, как у очень большого космического зонда, его скорость должна быть $$99.99999999999999999999999999999999999999998\%$$ скорости света, чтобы взорвать солнце. Это, возможно, непрактично много, и энергии отдельных частиц приближаются, а в некоторых случаях превышают планковскую энергию , выше которой физика, как мы ее знаем, ломается. В конце концов, тело, скорее всего, образовало бы черную дыру при столкновении с Солнцем или даже раньше, установив окончательный нижний предел размера ударника, который я не могу рассчитать в физике.

В заключение, ваше инородное тело должно быть либо невообразимо большим, либо невообразимо быстрым, чтобы успешно взорвать солнце.

Дело в том, что не сила или ее отсутствие заставляет звезду превращаться в новую. Это истощение его «источника пищи». Проще говоря, звезда — это газовый шар, который находится под таким огромным давлением, что газ перегревается, и сочетание этого и квантовой механики позволяет атомам водорода сливаться и становиться атомами гелия.

Чем дольше живет звезда, тем тяжелее становятся атомы (именно так создаются элементы Периодической таблицы элементов). Пока не наступит время, когда у звезды закончится водород, и она начнет раздуваться, превратившись в красного гиганта. Если у родительской звезды есть планеты на достаточно близкой орбите, эти планеты поглощаются родительской звездой.

В конце концов, звезда коллапсирует на единицу собственного веса и (как объяснил это Нил де Грасс-Тайсон) выплескивает свои обогащенные внутренности в окружающую галактику, т. е. превращается в новую .

Это слияние материи, кинетической энергии и всего остального заставляет близлежащие газовые облака уплотняться и формировать новые звезды, а атомы формируют планеты, которые его окружают.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, перейдите по этой ссылке или погуглите жизнь звезды, или жизненный цикл звезды, или что-то подобное.