¿Cuáles serían los efectos en la Tierra si Júpiter se convirtiera en una estrella?

En el libro de Clarke 2010, el monolito y sus hermanos convirtieron a Júpiter en la pequeña estrella apodada Lucifer. Ignorando la realidad de que no tendremos monolitos mágicos en nuestro futuro, ¿cuáles serían los efectos en la Tierra si Júpiter se convirtiera en una estrella?

En su punto más cercano y más alejado:

¿Qué tan brillante sería el "lado trasero" de la tierra con la luz de Lucifer?

¿Cuánto calor generaría la pequeña estrella en la tierra?

¿Cuántos días o meses tendríamos realmente la noche cuando salimos en círculos detrás del sol?

¿Cuánto más brillante sería el lado del sol de la Tierra cuando Lucifer y el sol brillen en el mismo lado del planeta?

Antes de comenzar, admitiré que he criticado la pregunta por su improbabilidad; Sin embargo, me han convencido de lo contrario. Voy a intentar hacer los cálculos basados ​​en fórmulas completamente diferentes de las que creo que se han utilizado; Espero que te quedes conmigo mientras lo resuelvo.

Imaginemos que Lucifer se convierte en una estrella de secuencia principal; de hecho, llamémosla una enana roja de baja masa. Las estrellas de secuencia principal siguen la relación masa-luminosidad:

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

Donde y M son la luminosidad y masa de la estrella, y L ⊙ y M ⊙ y la luminosidad y masa del Sol. Para estrellas con M < 0.43 M ⊙ , a toma el valor de 2.3. Ahora podemos conectar la masa de Júpiter ( 1.8986 × 10 27 kg) en la fórmula, así como la masa del Sol ( 1.98855 × 10 30 kg) y la luminosidad ( 3.846 × 10 26 vatios), y obtenemos$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}$

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

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

que luego se convierte

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

Ahora podemos calcular el brillo aparente de Lucifer, como se ve desde la Tierra. Para eso, necesitamos la fórmula

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

$m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

que es mucho menos brillante que el sol. Ahora, cuando Júpiter está más alejado del Sol, está a ~ 6.2 UA de distancia. Enchufamos que en la fórmula, y el hallazgo

$$m = -5.40$$

que aún es más tenue, aunque, por supuesto, Júpiter estaría completamente bloqueado por el Sol. Aún así, para encontrar la magnitud aparente de Júpiter a cierta distancia de la Tierra, podemos cambiar la fórmula anterior a

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

En comparación, la Luna puede tener una magnitud aparente promedio de -12.74 en luna llena, mucho más brillante que Lucifer. La magnitud aparente de ambos cuerpos puede, por supuesto, cambiar, por ejemplo, Júpiter por los tránsitos de su luna, pero estos son los valores óptimos.

Si bien los cálculos anteriores realmente no responden la mayoría de las partes de su pregunta, espero que ayude un poco. Y por favor, corrígeme si cometí un error en alguna parte. LaTeX no es mi idioma nativo, y podría haberme equivocado.

Espero que esto ayude.

Editar

El brillo combinado de Lucifer y el Sol dependería del ángulo de los rayos del Sol y los rayos de Lucifer. ¿Recuerdas cómo tenemos diferentes estaciones debido a la inclinación del eje de la Tierra? Bueno, el calor adicional tendría que ver con la inclinación de los ejes de la Tierra y Lucifer entre sí. No puedo darte un resultado numérico, pero puedo agregar que espero que no sea mucho más caliente de lo que es ahora, ¡mientras escribo esto!

Segunda edición

Como dije en un comentario en alguna parte de esta página, la relación masa-luminosidad realmente solo funciona para las estrellas de secuencia principal. Si Lucifer no estaba en la secuencia principal. . . Bueno, entonces ninguno de mis cálculos sería correcto.

Creo que es una pregunta divertida, si es imposible. La única forma de convertir a Júpiter en una estrella que es remotamente práctica es agregarle masa. Ignorando las enanas marrones que tienen una producción de energía muy limitada, para que una enana roja funcione, necesitará agregar al menos 75-80 o más masas de Júpiter. (un poco más de 24,000 masas de tierra). Desea agregar un porcentaje justo de hidrógeno, pero algunos escombros rocosos no dañarían la mezcla.

De todos modos, suponiendo que se haga lo imposible, hay varias cosas a considerar. La mayor gravedad (75-80 veces) alteraría significativamente todas las órbitas de los planetas. Predecir exactamente cómo es difícil, pero esa masa más grande y las órbitas de los planetas, ciertamente todas las internas, se tambalearían mucho más y algunos podrían salir completamente de su órbita, probablemente expulsados ​​del sistema solar.

Se podría pensar que los planetas más cercanos a Júpiter serían los más afectados, pero realmente tiene más que ver con la sincronización de las mareas que con cualquier otra cosa. Cualquiera de los 4 planetas internos podría ser arrastrado a una nueva órbita. También es probable que veas que la órbita de la Tierra se alarga en resonancia con Júpiter, tal vez aumentando la edad de hielo / ciclo de fusión del hielo. Las respuestas precisas son difíciles, y ninguna de estas cosas sucedería en 1 órbita, pero con el tiempo, sin duda. Los cambios orbitales en todos los planetas internos y tal vez Saturno también serían inevitables si Júpiter se convierte en una enana roja. Imagínese si Saturno se acercara más a la tierra, en una órbita entre Marte y Júpiter, o si Mercurio fuera sacado de la tierra. Lo más probable es que no nos golpee, pero es posible que deseemos vigilarlo.

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

La segunda cosa a considerar es el magnetismo y las erupciones solares. Las estrellas jóvenes tienden a girar muy rápido debido a la conservación del momento angular cuando se forman las estrellas y esto crea enormes campos magnéticos y enormes erupciones solares, mucho más grandes de lo que obtenemos del sol. Es extraño pensar que una pequeña enana roja, 4 veces más lejos de nuestro sol que el sol, crearía erupciones solares de las que preocuparse, pero es posible. No es seguro si necesitaría un gran momento angular para que esto suceda, pero podríamos ver erupciones solares más grandes desde la estrella de Júpiter que desde el sol.

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

El brillo, el calor y la visibilidad estaban cubiertos arriba, pero hablaré de eso. El brillo de -6.25 sería 5-6 veces más brillante que Venus y lo vería de noche, Venus no se ve en la oscuridad máxima, por lo que sería significativamente más brillante que cualquier otra estrella / planeta en el cielo, pero significativamente menos brillante como la luna, como si no pudieras llegar con solo la luz de esa estrella de la forma en que puedes ver las cosas a tu alrededor a la luz de la luna. Pero cuando ejecuto los números, creo que sería un poco más brillante que eso.

Mass to Luminosity tiene el poder de 3.5: estimación rápida, así que, digamos que la enana roja tiene una masa de 80 Júpiter. Eso es 0.076 Soles. 0.076 ^ 3.5 = aproximadamente 1 / 8,000, entonces 4.2 veces más lejos en el punto más cercano (cuadrado de eso), 1/8000 de brillante, estamos viendo 1 / 140,000 veces la luz que obtenemos del sol - no mucho y probablemente menos que eso en sus primeras etapas y debido a que las estrellas más pequeñas tienden a caerse, así que vamos a estimar 1 / 200,000 - 1 / 300,000 el brillo aparente del sol como una estimación aproximada. Eso no es suficiente para calentar la tierra, pero aún es más brillante (un poco) que la luna llena, que es aproximadamente 1 / 400,000 del brillo del sol. sería suficiente luz para ver tu camino, pero no me gustaría intentar leerlo. También sería una luz claramente rojiza.

Finalmente, el tamaño: una estrella enana roja de 80 masas de Júpiter en realidad sería un poco más pequeña que Júpiter debido a la gravitación, por lo que parecería un planeta, no un punto en el cielo, pero casi un punto, pero un poco más brillante que el luna llena y rojo. Es probable que también sea lo suficientemente brillante como para ver durante el día. No creo que sea difícil mirar o lastimar tus ojos, pero brillaría como una pequeña linterna roja brillante en la distancia.

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

No creo que me guste la estrella Júpiter. No planeemos hacer esto. :-)

Ignorando la imposibilidad de que Júpiter se vuelva solar:

Suponga que Júpiter se convierte en duplicado del Sol en términos de producción de energía. La energía transmitida a la tierra sigue una ley del cuadrado inverso. Como Júpiter está, en el mejor de los casos, 4 veces más lejos de la Tierra que el Sol, Júpiter proporcionará a la Tierra, como máximo, 1/16 de la energía que suministra el Sol, para un aumento de un poco más del 6%, en el más.

En comparación, entre afelio y perihelio, la distancia Sol-Tierra aumenta de alrededor de 147 millones de kilómetros a alrededor de 152 millones de kilómetros. Esto implica un cambio estacional de entrada de energía de aproximadamente el 7%, que experimentamos ahora cada año ...

En realidad, Júpiter no tiene la masa suficiente para iniciar la ignición estelar o mantenerla si de alguna manera pudiéramos comenzar a funcionar.

Incluso la estrella más pequeña requeriría del orden de 80 a 90 veces la masa de Júpiter solo para emitir un tenue resplandor rojo.

Incluso para convertirse en una protoestrella enana marrón, Júpiter requeriría un aumento de masa del orden de al menos 10 veces más o menos.

Lucifer simplemente no es posible a menos que Júpiter choque con algo para proporcionar la masa extra que necesita para volverse estelar e incluso entonces, sería una enana roja en el mejor de los casos y bastante débil, como una uña al rojo vivo que brilla en la oscuridad.

Pero uno puede soñar.

:)

1. Distancia Sol-Tierra: 1 UA
2. Distancia Tierra-Júpiter (en la conjunción): 4 UA

Entonces Lucifer estará cuatro veces más lejos que el Sol cuando esté más cerca (seis veces cuando esté más alejado), y al mismo tiempo es mil veces más pequeño . Esto es aproximadamente 40 veces más luz que la luna llena concentrada en un pequeño punto en el cielo.