Pregunta original
Si alguien colocara una gota de agua en la masa de Júpiter 1 au de una estrella idéntica a nuestro sol sin planetas en el sistema, ¿qué haría y en qué escalas de tiempo?
La pregunta no especifica ninguna velocidad inicial para la gota de agua. Es fácil imaginar los siguientes dos escenarios:
- ¿Cómo sería un planeta rocoso que es 3 veces el tamaño de la Tierra situado en la zona habitable sin una luna?
- Si fueras a encender un gran gigante gaseoso para que se convirtiera en una pequeña estrella, ¿cómo lo harías?
- ¿Qué porcentaje de astrofísicos creen en Dios?
- ¿Qué es el humo negro que sale del fuego y qué lo hace negro?
- ¿Cuál es la estrella más conocida además del Sol?
- Velocidad inicial cero con respecto a la estrella
- Velocidad orbital para una órbita circular a la distancia establecida de 1 Au
En el caso 1, la gota descenderá rápidamente la gravedad hacia el centro de la estrella y, básicamente, caerá libremente hasta que se fusione por completo con la estrella. La masa de la estrella es mucho más grande que la del blob que simplemente asimilará el blob sin más preámbulos. La metalicidad de la estrella aumentará un poco, ya que el agua contiene principalmente oxígeno en peso. Esto probablemente cambiará ligeramente las líneas espectrales de la estrella e indicará a los observadores lejanos que algo sucedió.
En el caso 2, la burbuja permanecerá en una órbita estable alrededor de la estrella, permitiendo más tiempo para que los otros procesos fisicoquímicos (ver más abajo) completen su evolución antes de alcanzar el equilibrio térmico.
En el caso de otras velocidades iniciales inferiores a la velocidad de escape, la burbuja se moverá en alguna otra órbita alrededor de la estrella, lo más probable es que colisione con la estrella o, en algunos casos, continúe en una órbita estable diferente a la más simple.
En todos los casos, la burbuja colapsará inmediatamente bajo su propia gravedad para formar un cuerpo con una densidad similar en el núcleo como Júpiter. El escenario de caída libre no dará tiempo suficiente para que este colapso se complete antes de que todo el blob se fusione con la estrella principal.
En los otros escenarios, habrá una gran transferencia de la energía potencial gravitacional del agua a la energía cinética a medida que la gota se colapsa, y luego de la energía cinética al calor a medida que las moléculas de agua chocan, se frotan entre sí y se comprimen por la gravedad.
Suponemos que el núcleo de Júpiter consiste en hidrógeno metálico debido a la inmensa presión. El agua es mucho más densa que el gas de hidrógeno que la gota acuosa será mucho más pequeña que la gota gaseosa que llamamos Júpiter. Pero con la misma masa total, la presión gravitacional en el núcleo será la misma.
No estoy seguro de si el calor liberado será suficiente para generar un hidrógeno – plasma de oxígeno e incluso iniciar la fusión de hidrógeno en el núcleo de la burbuja. Si es así, terminaríamos con un sistema estelar binario donde la estrella enana recién formada existirá durante otros 5 mil millones de años, hasta que esté envuelta por la fase gigante roja de su compañera más grande (al igual que la Tierra). Si no se enciende, probablemente aún obtendríamos un gran destello de luz que podría ser visto por observadores lejanos, que en consecuencia podrían observar las líneas de absorción de oxígeno en el espectro del nuevo planeta. Yo diría que este planeta sería una especie de gigante gaseoso, dado que la mayor parte del agua sería gaseosa simplemente “hirviendo”, y gran parte incluso estaría en forma de átomos de hidrógeno u oxígeno e iones, potencialmente en estados excitados si la energía es suficiente para ejecutar los electrones en órbitas superiores (dado que suponemos que no hay fusión nuclear). Estos átomos e iones se recombinarán para formar nuevas moléculas de agua durante los milenios posteriores, y los electrones excitados liberarán radiación a medida que los átomos vuelvan a sus estados regulares, haciendo que el planeta brille débilmente.
NOTA: No hice ningún cálculo aquí, por lo que esta descripción es cualitativa, basada en mi intuición y estaré encantado de publicar revisiones a continuación si / cuando alguien presente estimaciones precisas que puedan aclarar exactamente cuáles de las opciones I ‘ He mencionado anteriormente realmente tendrá lugar.