¿Qué pasa si agregamos materia a la tierra? ¿Se va a reducir como una estrella a una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro?

Depende de la cantidad de materia que agregue.

Cuando agregas materia a la tierra, se convertirá en un planeta más grande.

Puede agregar aproximadamente 10 veces la masa actual de la Tierra, y seguirá siendo un planeta rocoso, o posiblemente se transformará en un mundo acuático, si agrega suficiente materia en forma de agua.

Más allá de este punto, hablando de manera realista, si desea agregar más masa, tendrá que agregarla en forma de hidrógeno y gas helio.

Además, transforma la tierra en un planeta gigante gaseoso.

Ahora, si continúa agregando masa a aproximadamente 300 veces la masa actual de la Tierra, la “tierra” aumentará de tamaño aproximadamente a lo mismo que Júpiter.

En este punto, si continúa agregando masa, sucede algo interesante. La “Tierra” deja de crecer y, en cambio, permanece del mismo tamaño, pero se vuelve más densa. (Incluso puede comenzar a reducirse un poco, dependiendo de la cantidad de calor que genera la compresión del núcleo).

Poco después de esto, habrá agotado toda la materia disponible en nuestro sistema solar fuera del sol, y la habrá agregado TODO a la Tierra (es decir, todo Júpiter, Saturno, etc.). Si desea continuar, tendrá que idear una manera de extraer el material del sol mismo.

Si continúa agregando materia, aproximadamente a las 14J la fusión de deuterio en masa comienza en el núcleo, y la tierra se convierte oficialmente en una enana marrón, pero no produce un cambio tan dramático en la apariencia externa, ya que la velocidad de fusión es lenta y cantidad de combustible relativamente muy pequeña. Aproximadamente entre 75 y 80 masas de Júpiter (es decir, 24 000 veces más masas de tierra), la tierra ahora es una bola de gases superdensos de diámetro similar a Júpiter (el diámetro exacto dependerá principalmente de la cantidad de fusión de deuterio que todavía está en el núcleo y cuánto hincha ese calor adicional en la atmósfera exterior).

En este punto, hay suficiente presión en el núcleo para que comience la fusión de hidrógeno. La tierra se convierte en una estrella. Específicamente una estrella enana roja. Sin embargo, dado que las temperaturas y presiones son solo lo suficientemente altas como para desencadenar la fusión, la velocidad de fusión es LENTA.

Si se detiene ahora y espera unos 10 billones de años, la tierra enana roja se quedará sin combustible de hidrógeno. En este punto, habrá convertido prácticamente todo su hidrógeno en helio, y posteriormente comenzará a enfriarse y encogerse. Finalmente terminará como una enana blanca de helio de aproximadamente la mitad del diámetro de Júpiter.

¡Felicidades, has logrado convertir la tierra en una enana blanca!

Pero, si no se detiene en el punto de masa 80J / 24000E, sino que sigue agregando masa, cuando llega a aproximadamente 1/3 de la masa del sol (aproximadamente 300J / 90000E da o toma unos pocos Júpiter), nuestra tierra … La estrella cambia de una estrella completamente convectiva a una con una zona radiactiva fuera del núcleo. Básicamente, la velocidad de fusión en el núcleo ahora es lo suficientemente rápida como para producir suficiente energía para levantar las capas externas de la estrella hacia arriba y fuera del núcleo, cortando el contacto entre el núcleo de la estrella y las capas externas. A partir de este momento, no importa cuánto más materia agregue a la superficie, no podrá aumentar el suministro de combustible de fusión de hidrógeno en el núcleo.

Si se detiene ahora y espera alrededor de 1 billón de años, el hidrógeno se agotará en el núcleo, lo que desencadenará una secuencia de eventos que provocarán que la estrella se expanda en un gigante rojo durante un período, antes de colapsar nuevamente en una enana blanca de helio.

Esta vez, la enana blanca solo será varias veces más grande que el tamaño de la tierra.

Tenga en cuenta que es bastante más pequeño que la enana blanca de helio mucho menos masiva que encontramos anteriormente.

Hemos alcanzado un punto en masa cuando las presiones centrales son tan grandes que la materia se convierte en una forma conocida como materia degenerada . Cuando agrega masa a la materia degenerada, se reduce y aumenta su densidad. De aquí en adelante, en ausencia del calor de la fusión nuclear que hincha las capas externas, nuestra “tierra” tendrá un tamaño de reposo final que será cada vez más pequeño.

Si continuamos agregando materia a nuestra estrella terrestre, terminaremos con una estrella cada vez más caliente y más grande, con una vida útil cada vez más corta. Cuando hayamos agregado aproximadamente la mitad de la masa del sol a nuestra estrella terrestre, ahora habrá suficiente masa para desencadenar la fusión de helio en el núcleo, durante la fase final de la vida de la estrella. El resultado final será una enana blanca de carbono en lugar de una enana blanca de helio.

Sigamos agregando más masa, hasta que hayamos agregado toda la masa del sol a nuestra estrella terrestre. Eso es aproximadamente 1000J / 300000E. Nuestra estrella de la tierra es ahora un clon virtual del sol. Para todos los efectos, hemos movido el sol 1AU y, tal vez, dependiendo de cómo hicimos la transferencia de materia, rejuvenecimos su núcleo de hidrógeno. Ahora tendrá una vida útil total de 10 mil millones de años, y cuando muera, terminará como una enana blanca de carbono de aproximadamente el mismo diámetro que la tierra.

Huzzah! Finalmente hemos terminado con un objeto aproximadamente del mismo tamaño que el que comenzamos.

Sigamos agregando más masa. Necesitaremos una red de naves de transporte interestelar para extraer el material de las estrellas cercanas. Consumir tanto Alpha Centauri A y B, como Sirius A y b nos llevará a 6 masas solares (6000J / 1800000E). La vida útil de nuestra estrella terrestre disminuirá constantemente y nos convertirá en una enana blanca cada vez más pequeña. En algún lugar a lo largo de la línea, la masa se vuelve lo suficientemente grande como para fusionar carbono en oxígeno y neón, y encontraremos estos elementos en nuestro producto final de enana blanca. Nuestra enana blanca también será considerablemente menos masiva al final que la masa total que hemos agregado, ya que gran parte de las capas externas de la estrella serán expulsadas al espacio durante las etapas finales de la vida de la estrella como un gigante rojo. La enana blanca final variará en masa entre 0.5 y 1.3 soles.

Sigamos agregando más masa. Probablemente sea más eficiente apuntar a las estrellas enanas no rojas más grandes en nuestro vecindario estelar en lugar de las muchas enanas rojas pequeñas alrededor de nuestro sol, ya que eso es menos viajes y obtenemos 5-10X del material total por estrella.

Al consumir Procyon A yb, deberíamos poder obtener nuestra estrella de la Tierra sobre 8 masas solares (8000J, 2.4 millones de E).

Ahora llegamos a un umbral crítico. Hasta este momento, lo que está reteniendo nuestros restos estelares de un mayor colapso ha sido un efecto cuántico conocido como presión de degeneración de electrones. Una vez que crucemos el umbral de la masa solar 8, la fusión del núcleo llegará al hierro, y la masa del núcleo colapsante es suficiente para que la gravedad supere la presión de degeneración de electrones. El resultado al final es una supernova cuando se agota el combustible de fusión y una estrella de neutrones.

La masa final de la estrella de neutrones será de aproximadamente 1,4 soles, y el resto del material será lanzado al espacio por la supernova. Su diámetro será de unos 10 km más o menos.

Sigamos agregando masa. A medida que engullemos metódicamente las estrellas cercanas como un Pac-Man interestelar (Destructor de mundos), ignorando los aullidos de angustia de los seres que podamos encontrar y condenados a la extinción al consumir sus soles, una vez más nos volveremos cada vez más grandes y más calientes. estrellas terrestres con vidas cada vez más cortas, muriendo en supernovas cada vez más grandes y formando estrellas de neutrones cada vez más pequeñas.

A aproximadamente 20 masas solares (6 millones de tierras), la masa total del núcleo supera los 3,1 soles. En este punto, cuando nuestra estrella terrestre se convierte en supernova, la gravedad del núcleo superará la presión de degeneración de neutrones que sostenía nuestras estrellas de neutrones anteriores, y el núcleo colapsará en un agujero negro.

Y ahí lo tenemos. Con éxito hemos convertido la Tierra progresivamente en una enana blanca, luego en una estrella de neutrones, y finalmente en un agujero negro, al agregarle unos 6 millones de masas de tierra, y destruimos una buena parte del vecindario estelar local en el proceso.

Si pudiera agregar masa a la tierra de alguna manera sin desencadenar la fusión en cualquier punto del proceso (es decir, agregando solo elementos de hierro y más pesados), podría salirse con menos masa total. Debería comenzar a obtener enanas blancas de aproximadamente 0.1 masas solares a aproximadamente 1.3 masas solares, estrellas de neutrones de 1.4 a aproximadamente 3 masas solares y agujeros negros después de eso.

Conseguir tanto hierro será un desafío de ingeniería que dejaré al lector.

Un planeta rocoso nunca se encoge ya que su gravedad no es suficiente para colapsar bajo sí mismo. Por lo tanto, no puede convertirse en una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro. Tendríamos que hacer la tierra mucho más grande que Júpiter y mucho más densa. Incluso si agregamos tanta materia, la tierra no comenzará la fusión nuclear, ya que tiene más rocas que hidrógeno. Por lo tanto, no puede convertirse en una estrella o encogerse para convertirse en enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros. Pero los gigantes gaseosos podrían convertirse en estrellas al sumar materia, ya que tendría suficiente presión e hidrógeno para comenzar la fusión nuclear. Es imposible que un planeta rocoso como la Tierra se convierta en una estrella o se reduzca como tal.

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