Quels seraient les effets sur Terre si Jupiter était transformé en étoile?

Dans le livre de Clarke 2010, le monolithe et ses frères ont transformé Jupiter en la petite étoile surnommée Lucifer. Ignorant la réalité que nous n'aurons pas de monolithes magiques apparaissant dans notre avenir, quels seraient les effets sur Terre si Jupiter était transformé en étoile?

À son plus proche et le plus éloigné:

Quelle serait la luminosité de «l'arrière-plan» de la terre avec la lumière de Lucifer?

Quelle quantité de chaleur la petite étoile générerait-elle sur Terre?

Combien de jours ou de mois aurions-nous réellement la nuit quand nous avons tourné derrière le soleil?

À quel point le côté soleil de la terre serait-il plus brillant lorsque Lucifer et le soleil brillent tous les deux du même côté de la planète?

Avant de commencer, je dois admettre que j'ai critiqué la question en raison de son improbabilité; cependant, j'ai été convaincu du contraire. Je vais essayer de faire les calculs sur la base de formules complètement différentes de celles que je pense avoir été utilisées; J'espère que vous resterez avec moi pendant que j'arrange.

Imaginons que Lucifer devienne une étoile de la séquence principale - en fait, appelons-la une naine rouge de faible masse. Les étoiles de la séquence principale suivent la relation masse-luminosité:

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

Où et sont la luminosité et la masse de l'étoile, et et et la luminosité et la masse du Soleil. Pour les étoiles avec , prend la valeur de 2,3. Maintenant, nous pouvons brancher la masse de Jupiter ( kg) dans la formule, ainsi que la masse du Soleil ( kg) et la luminosité ( watts), et nous obtenonsM L ⊙ M ⊙ M < 0,43 M ⊙ a 1,8986 × 10 27 1,98855 × 10 30 3,846 × 10 $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}$

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

Cela devient

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

qui devient alors

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

Maintenant, nous pouvons déterminer la luminosité apparente de Lucifer, vue de la Terre. Pour cela, nous avons besoin de la formule

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

où est la magnitude apparente de l'étoile, est la magnitude apparente du Soleil, est la distance au Soleil et est la distance à l'étoile. Maintenant, et est 1 (en unités astronomiques). varie. Jupiter est à environ 5,2 UA du Soleil, donc à sa distance la plus proche de la Terre, elle serait à environ 4,2 UA. Nous insérons ces nombres dans la formule et trouvonsm ⊙ d ⊙ d m = - 26,73 d ( s ) $m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

ce qui est beaucoup moins brillant que le soleil. Maintenant, lorsque Jupiter est le plus éloigné du Soleil, il est à environ 6,2 UA. On branche ça dans la formule, et on trouve

$$m = -5.40$$

qui est encore plus sombre - bien que, bien sûr, Jupiter soit complètement bloqué par le Soleil. Pourtant, pour trouver la magnitude apparente de Jupiter à une certaine distance de la Terre, nous pouvons changer la formule ci-dessus pour

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

En comparaison, la Lune peut avoir une magnitude apparente moyenne de -12,74 à la pleine lune - beaucoup plus lumineuse que Lucifer. La magnitude apparente des deux corps peut, bien sûr, changer - Jupiter par les transits de sa lune, par exemple - mais ce sont les valeurs optimales.

Bien que les calculs ci-dessus ne répondent vraiment pas à la plupart des parties de votre question, j'espère que cela aide un peu. Et s'il vous plaît, corrigez-moi si j'ai fait une erreur quelque part. LaTeX n'est en aucun cas ma langue maternelle, et j'aurais pu me tromper.

J'espère que ça aide.

Éditer

La luminosité combinée de Lucifer et du Soleil dépendrait de l'angle des rayons du Soleil et des rayons de Lucifer. Rappelez-vous comment nous avons différentes saisons en raison de l'inclinaison de l'axe de la Terre? Eh bien, la chaleur supplémentaire aurait à voir avec l'inclinaison des axes de la Terre et de Lucifer l'un par rapport à l'autre. Je ne peux pas vous donner de résultat numérique, mais je peux ajouter que j'espère que ce ne sera pas trop chaud que maintenant, car j'écris ceci!

Deuxième édition

Comme je l'ai dit dans un commentaire quelque part sur cette page, la relation masse-luminosité ne fonctionne vraiment que pour les étoiles de la séquence principale. Si Lucifer n'était pas sur la séquence principale. . . Eh bien, alors aucun de mes calculs ne serait juste.

Je pense que c'est une question amusante, sinon impossible. La seule façon de transformer Jupiter en une étoile encore plus pratique à distance est d'ajouter à sa masse. En ignorant les naines brunes dont la production d'énergie est très limitée, pour obtenir une naine rouge, vous devez ajouter au moins 75 à 80 masses Jupiter. (un peu plus de 24 000 masses terrestres). Vous voudriez ajouter un bon pourcentage d'hydrogène, mais certains débris rocheux ne nuiraient pas au mélange.

Quoi qu'il en soit, en supposant que l'impossible soit fait, il y a plusieurs choses à considérer. La plus grande gravité (75-80 fois) modifierait considérablement toutes les orbites des planètes. Prédire exactement à quel point il est difficile, mais cette masse beaucoup plus importante et les orbites des planètes, certainement toutes les orbites intérieures, vacilleraient beaucoup plus et certaines pourraient être complètement retirées de leur orbite, probablement rejetées du système solaire.

Vous pourriez penser que les planètes les plus proches de Jupiter seraient les plus touchées, mais cela a plus à voir avec la synchronisation des marées qu'autre chose. N'importe laquelle des 4 planètes intérieures pourrait être entraînée dans une nouvelle orbite. Vous verriez également probablement l'orbite de la terre allongée en résonance avec Jupiter, augmentant peut-être le cycle de l'âge de glace / fonte des glaces. Les réponses précises sont difficiles, et aucune de ces choses ne se produirait sur 1 orbite, mais avec le temps, certainement. Des changements orbitaux sur toutes les planètes intérieures et peut-être aussi Saturne seraient inévitables si Jupiter devenait une naine rouge. Imaginez si Saturne a été rapproché de la terre, sur une orbite entre Mars et Jupiter, ou Mercure a été retiré au-delà de la terre. Il y a de fortes chances que cela ne nous frappe pas, mais nous pourrions vouloir garder un œil dessus.

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

La deuxième chose à considérer est le magnétisme et les éruptions solaires. Les jeunes étoiles ont tendance à tourner très rapidement en raison de la conservation de l'élan angulaire lorsque les étoiles se forment, ce qui crée d'énormes champs magnétiques et d'énormes éruptions solaires, beaucoup plus grandes que celles que nous obtenons du soleil. Il est étrange de penser qu'une minuscule naine rouge, 4 fois plus loin de notre soleil que le soleil créerait des éruptions solaires, mais c'est possible. Je ne sais pas si cela aurait besoin d'un moment angulaire élevé pour que cela se produise, mais nous pouvions voir des éruptions solaires plus grandes de l'étoile-Jupiter que du soleil.

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

La luminosité, la chaleur et la visibilité ont été couvertes ci-dessus, mais je vais en parler. La luminosité de -6,25 serait 5 à 6 fois plus brillante que Vénus et vous la verriez la nuit, Vénus n'est pas vue dans les ténèbres maximales, elle serait donc beaucoup plus brillante que toute autre étoile / planète dans le ciel, mais beaucoup moins plus brillante que la lune, comme, vous ne pouviez pas vous frayer un chemin avec juste la lumière de cette étoile comme vous pouvez voir les choses autour de vous au clair de lune. Mais quand je lance les chiffres, je pense que ce serait un peu plus brillant que ça.

La masse à la luminosité est à la puissance de 3,5 - estimation rapide, donc, disons que la naine rouge a une masse de 80 Jupiters. C'est 0,076 soleils. 0,076 ^ 3,5 = environ 1/8 000, donc 4,2 fois plus loin au point le plus proche (carré de cela), 1/8 000e aussi brillant, nous regardons 1/140 000 fois la lumière que nous obtenons du soleil - pas beaucoup et probablement moins que cela dans ses premiers stades et parce que les petites étoiles ont tendance à tomber, laisse donc estimer 1/200 000 - 1/300 000 la luminosité apparente du soleil comme une estimation approximative. Ce n'est pas suffisant pour chauffer la terre du tout, mais c'est quand même plus lumineux (un peu) que la pleine lune qui est d'environ 1/400 000 de la luminosité du soleil. ce serait assez de lumière pour voir votre chemin, mais je ne voudrais pas essayer de le lire. Ce serait également une lumière nettement rougeâtre.

Enfin, la taille - une étoile naine rouge de 80 masses Jupiter serait en fait légèrement plus petite que Jupiter en raison de la gravitation, donc elle apparaîtrait comme une planète - pas tout à fait un point dans le ciel, mais presque un point, mais un peu plus lumineux que le pleine lune et rouge. C'est probablement assez brillant pour voir pendant la journée aussi. Je ne pense pas qu'il serait difficile de regarder ou de se blesser les yeux, mais il brillerait comme une minuscule lampe de poche rouge vif au loin.

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

Je ne pense pas que j'aime l'étoile-Jupiter. Ne prévoyons pas de le faire. :-)

Ignorant l'impossibilité pour Jupiter de devenir solaire:

Supposons que Jupiter se transforme en double du Soleil en termes de production d'énergie. L'énergie transmise à la terre suit une loi du carré inverse. Étant donné que Jupiter est, au mieux, 4 fois plus éloigné de la Terre que le Soleil, Jupiter fournira à la Terre, au plus, 1/16 de l'énergie que le Soleil fournit, pour une augmentation d'un peu plus de 6%, au plus.

En comparaison, entre aphélie et périhélie, la distance Soleil-Terre passe d'environ 147 millions de kilomètres à environ 152 millions de kilomètres. Cela implique un changement saisonnier de l'apport énergétique d'environ 7%, que nous connaissons maintenant chaque année ...

En réalité, Jupiter n'a pas assez de masse pour initier un allumage stellaire ou le maintenir si nous pouvions le faire démarrer.

Même la plus petite étoile nécessiterait de l'ordre de 80 à 90 fois la masse de Jupiter juste pour éteindre une faible lueur rouge.

Même pour devenir une proto-étoile naine brune, Jupiter nécessiterait une augmentation de masse de l'ordre d'au moins 10 fois environ.

Lucifer n'est tout simplement pas possible à moins que Jupiter n'entre en collision avec quelque chose pour fournir la masse supplémentaire dont il a besoin pour devenir stellaire et même alors, ce serait au mieux une naine rouge et assez faible, comme un ongle chauffé au rouge brillant dans l'obscurité.

Mais on peut rêver.

:)

1. Distance Soleil-Terre: 1AU
2. Distance Terre-Jupiter (à la conjonction): 4AU

Ainsi, Lucifer sera quatre fois plus loin que le Soleil quand il est plus proche (six fois quand il est le plus éloigné), et en même temps il est mille fois plus petit . C'est environ 40 fois plus de lumière que la pleine lune concentrée en un petit point sur le ciel.