Самая большая искусственная планета

Насколько большой может быть твердая планета (теоретически), не превратившись в звезду или черную дыру? Слишком много легких элементов привело бы к термоядерному воспламенению, но слишком много тяжелых элементов в конечном итоге вызвало бы гравитационный коллапс.

Подобные вопросы задавались и раньше, но в данном случае предположим, что состав планеты можно подогнать под любые природные материальные вещества в любых пропорциях.

Значит, вас интересует размер, а не масса, верно?
Отличный вопрос, потратил на него 2 часа, нигде близко к решению. Я должен найти кривые плотности при сверхвысоком давлении для различных материалов, прежде чем я смогу попробовать это.
Я думаю, что это должно быть железо и водород. Если он близок к пределу нейтронной звезды и состоит из железа, замена некоторого количества железа водородом должна увеличить его размер. Если он сделан из водорода, близкого к термоядерному воспламенению, замена части водорода чем-то более плотным, что не будет гореть, может помочь, поскольку он опустится к центральному ядру, где он будет препятствовать термоядерным реакциям в плотном ядре. Есть ли что-нибудь, что не плавится и легче железа?
@Slarty, если объект близок к «пределу нейтронной звезды» (предел Чандрасекара), он превратится в «вырожденную материю» и будет иметь почти одинаковый размер независимо от того, какие элементы его составляют.
Можете ли вы использовать непрерывный источник энергии, чтобы не дать ему рухнуть? Если да, то ответ может быть неограниченным. Мне пришлось бы подумать о том, как устроить все так, чтобы это действительно было выполнимо (даже с неограниченной силой), но основная идея довольно очевидна: просто приложите достаточную внешнюю силу, чтобы не допустить, чтобы в какой-то момент она стала достаточно плотной, чтобы схлопнуть атомы. и вы не получите нейтронную звезду или черную дыру. Просто продолжайте двигаться все больше и больше с той же плотностью (что просто требует все большей и большей внешней силы), и кажется, что это должно работать вечно.
Кстати, смутно связано: worldbuilding.stackexchange.com/q/9948/627 .
Можете ли вы использовать непрерывный источник энергии, чтобы не дать ему рухнуть? Я полагаю, что да, хотя я не могу представить, как такая установка будет работать. Если вы не очень изобретательны, вы получите звезду!
@Slarty Я думал о концентрических оболочках, встроенных в планету, каждая из которых обеспечивала достаточную силу, чтобы удержать ее и массу между ней и следующей оболочкой от разрушения. Я не думаю, что какая-либо из оболочек будет достаточно большой, чтобы воспламениться как звезда (особенно если вы сделаете их, скажем, из железа). Но я не уверен, как вы пропускаете энергию через все внешние оболочки, а без этого не стоит прорабатывать другие детали.

Ответы (3)

Альтернатива тщательно спроектированному сверхгигантскому пузырю или сотовой структуре состоит в том, чтобы просто соединить материю в правильном порядке, чтобы предотвратить ее термоядерный синтез в ядре.

Имея это в виду, масса имеет большее значение, чем объем. Таким образом, мой ответ таков: примерно 1,4 массы Солнца. Просто стесняется порога давления, чтобы превратить атомы в вырожденную материю и, таким образом, стать нейтронной звездой.

Поскольку для плавления железа требуется больше энергии, чем выделяется, тело с ядром, полностью состоящим из железа, не может подвергаться плавлению. Начните делать свою планету из тяжелых элементов, пока не получите огромный шар, состоящий в основном из железа. Деление может произойти, если вы выбросите очень тяжелые элементы на свою планету огромными кусками, поэтому сначала постарайтесь все перемешать. Или отойдите подальше.

После этого просто начните добавлять все, что есть в наличии. Водород дешев и в изобилии во Вселенной, и, поскольку вы собираетесь найти огромную планету, она в любом случае будет газовым сверхгигантом, а не каменистой планетой; только с железным ядром, а не с металлическим водородным ядром, как у газовых гигантов наших солнечных систем.

Я думаю, ты на что-то там. Я использовал слово «вещества» в вопросе, так как смутно думал об этом. Водород превосходит железо по массе, но железо превосходит водород по термоядерной реактивности. Таким образом, комбинация двух может работать

Критической точкой здесь является не масса. Это массовая плотность и результирующая гравитационная сила атомов, из которых состоит ваша планета. См. этот пост о требованиях к черной дыре . Та же основная идея применима и для превращения планеты в звезду.

Подробно: если вы создаете свою планету, чем больше материи (и, следовательно, массы) вы добавляете, тем сильнее становится общая гравитация вашей планеты.

Чем сильнее становится гравитация, тем больше ваша материя сжимается, увеличивая плотность массы вашей планеты (а также давление и температуру, в конечном итоге превращая твердые тела в жидкость, в газ, в плазму...), увеличивая кинетическую силу ваших атомов.

Если гравитационная и кинетическая силы протонов превышают электростатические силы, удерживающие ваши атомы друг от друга, вы начинаете реакцию ядерного синтеза, и ваша планета становится звездой. В Википедии есть все подробности

Вывод: пока вы не превысите порог гравитационной плотности, ваша планета может быть любого размера. Точные цифры потребуют нетривиального количества вычислений для любого конкретного случая.

Однако, если вы пишете художественную литературу, а не документальный фильм, рассмотрите искусственную планетоподобную структуру, которая в основном полая для очень больших размеров. Таким образом, вы предотвратите концентрацию большого количества материи в одной точке. Предел — это ваше звездное окружение, а близлежащие звезды начинают нарушать целостность вашей конструкции из-за гравитации.

Самая большая из известных планет на сегодняшний день примерно в 1,7 раза больше Юпитера ( Источник ), который очень велик.

Конечно, если вам нужна твердая или жидкая поверхность или люди, способные жить на ней без посторонней помощи, ваш план должен быть намного меньше.

Конечно, полая сфера размером с Юпитер+ разрушится.
Вообще-то, нет. Почему? Если вы сомневаетесь, у вас есть возможность ввести небольшую поддерживающую структуру (однако будьте осторожны с массовой концентрацией). Конечно, нужны правильные (вероятно, экзотические) материалы. Вы можете строить невероятно большие пространства, если вам не мешает гравитация вашей конструкции или близлежащие объекты. Что ограничивает наши нынешние космические конструкции, так это транспортная способность наших ракет.
Сама конструкция имеет массу и, следовательно, гравитацию. Завершенная полая сфера по-прежнему будет ощущать силу собственной гравитации на своей поверхности и должна сопротивляться ей. Только внутри идеальной сферы гравитация уравновешивается . См. теорему Шелла. Любая часть сферы размером с Юпитер, по сути, представляет собой плоский лист, который плохо выдерживает перпендикулярное притяжение собственной гравитации. Более толстая поверхность прочнее, но имеет большую гравитацию, поэтому требуется более толстая поверхность с большей гравитацией ... Вопрос требует натуральных материалов, а не анобтаниума, а они не могут удержаться.
OTOH сила тяжести может быть очень незначительной. Оболочка толщиной 1 км той же плотности, что и Земля с радиусом 1,7 Юпитера, составляет 9,81 × 10 ^ 23 кг . Поверхность почувствовала бы ускорение всего 0,005 м/с^2 . Возможно, кто-то должен был бы рассчитать, какую нагрузку выдержит эта сфера.
Я никогда не говорил, что это будет тривиальная проблема :) Однако основная концепция состоит в том, чтобы распределить материю по максимально возможному пространству. Поскольку сила гравитации растет квадратично по мере сокращения расстояния, чем шире конструкция распределена в пространстве, тем меньше влияние ее собственной гравитации. Если вы можете справиться с этим, вы также можете оставить отверстия на поверхности, чтобы еще больше уменьшить плотность материи. Только будьте осторожны, если вы хотите, чтобы все это вращалось — тогда вы получите кучу дополнительных «инженерных задач».

Во Вселенной много массивных тел, которые не горят термоядерно. Проблема может заключаться в том, что все они классифицируются как звезды.

Образовавшаяся естественным образом планета содержит водород (и дейтерий) и не может избежать его хоть немногого сжигания, если ее масса превышает 12 масс Юпитера. Если же дейтерия нет (естественно, он выгорает), то этот объект будет похож на планету, а не на звезду - так что технически мы можем назвать его планетой. Если масса объекта становится выше - до 65-80 масс Юпитера, он начинает сжигать литий, а в конечном итоге и водород-1 - значит, этот объект "настоящая" звезда.

Но что делать, если в объекте нет никаких «горючих» элементов? Естественно, это происходит, когда более крупные звезды выгорают — их ядро ​​становится железным, которое уже не может сливаться для получения энергии. Эти объекты называются «белыми карликами» (если их масса еще ниже предела Чандрасекара , что составляет около 1,4 массы Солнца). Однако они все еще горячие, и им требуются триллионы и квадриллионы лет, чтобы остыть и стать « черными карликами ». Можем ли мы назвать «черным карликом» планету?

Тем не менее, масса может быть выше. Объект тяжелее 1,4 массы Солнца, но легче примерно в 3 массы Солнца ( предел Толмена-Оппенгеймера-Волкова ) станет нейтронной звездой . Естественные нейтронные звезды даже горячее белых карликов, и для их охлаждения потребуется больше времени. Можем ли мы назвать крутую нейтронную звезду планетой?

К сожалению, не похоже, что мы можем подняться выше, чем 3 массы Солнца. Этот объект схлопнется в черную дыру, которая, вероятно, не подходит ни под одно определение планеты.

Самая большая искусственная планета
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v