Respuestas (XLVII): ¿Qué pasaría si Júpiter se convirtiera en una estrella?

Alguien bajo el seudónimo de Eb 243 me ha enviado la siguiente pregunta por e-mail: “si, como en la película 2010 odisea en el espacio, Júpiter se convirtiera en una estrella, ¿Cómo afectaría a la Tierra?”

Me ha gustado mucho esta pregunta. Empecemos.

Ío, una de las Lunas de Júpiter, captado frente al planeta por la sonda Cassini.

Las estrellas “funcionan” fusionando átomos de hidrógeno en su núcleo, convirtiéndolos en helio. La reacción libera una cantidad de energía enorme que calienta la masa de gas e, igual que un pedazo de metal se pone al rojo vivo al calentarse, la estrella empieza a brillar.

Pero hacen falta condiciones extremas para que esta reacción se lleve a cabo. En el núcleo de nuestro sol, por ejemplo, la fusión se desarrolla a entre 100.000 millones y 340.000 millones de atmósferas y genera temperaturas de 15.000.000ºC.

Unir los núcleos de dos átomos no es nada fácil, sobre todo porque tienden a repelerse. Igual que para mover una caja te hace falta aplicar una fuerza mínima, para que los átomos de una nube de gas hidrógeno empiecen a combinarse entre sí para formar helio se necesitan unas condiciones de presión y temperatura mínimas.

Y estas condiciones las produce la propia masa de la estrella: cuanto mayor se vuelve una estrella, mayor es la fuerza gravitatoria que actúa sobre su núcleo, por lo que aumentan la temperatura y presión a los que está sometido. O sea, que existe un límite a partir del cual una estrella es demasiado pequeña para que en su núcleo tenga lugar la fusión nuclear.

La estrella más pequeña conocida es la enana roja AB Doradus C, con una masa que equivale a 0,089 veces la de nuestro sol. Pero eso no es poco: el sol es inmenso, así que esta cifra que parece tan pequeña equivale, en realidad, a una masa 93 veces mayor que la de Júpiter.

AB Doradus C es el punto que orbita alrededor de la estrella principal del sistema, AB Doradus A. (Fuente)

De hecho, la masa mínima teórica para que una nube de gas se encienda y se convierta en una estrella es de unas 0,072 masas solares (o una masa 75 veces mayor que la de Júpiter, con 0,00095499 masas solares). Por debajo de este valor, no hay suficiente masa ejerciendo presión sobre el núcleo como para poder forzar los átomos de hidrógeno a que se combinen entre sí.

Así que, a menos que otros 75 “júpiteres” choquen contra nuestro Júpiter actual, éste no va a convertirse en una estrella. Y en ese escenario tendríamos tantas cosas de las que preocuparnos que su transformación en una estrella sería lo de menos.

¿Y no existe alguna otra cosa que brille y no sea tan grande?

Hay una clase de objetos con masas de entre 0,013 y 0,072 masas solares que, aunque no pueden fusionar átomos de hidrógeno, la presión en su núcleo es suficiente para fusionar deuterio (del que hablaba en esta otra entrada). Este proceso proceso requiere condiciones de presión y temperatura menos extremas y, por tanto, desprende una cantidad mucho menor de energía.

A éstos cuerpos se les llama enanas marrones y, aunque se las suele tratar de estrellas, en realidad son objetos sub-estelares, estrellas fallidas que no tienen suficiente masa (y por tanto no se calientan lo suficiente) como para brillar más allá del color rojo apagado en el espectro visible.

Aún así, Júpiter necesitaría tener como mínimo 13 veces su masa actual para que su núcleo estuviera sometido a la presión suficiente como para fusionar deuterio y convertirse en una enana marrón.

Una comparación entre los tamaños del sol, una estrella enana, una enana marrón, Júpiter y la Tierra. (Fuente)

O sea, que es imposible que Júpiter empiece a brillar.

Vale, un inciso… ¿Si hablamos de cosas que tienen varias veces la masa de Júpiter, cómo es que parecen tan pequeños en comparación? ¿Algo con 13 veces la masa de Júpiter no debería ser muchísimo más grande?

Recordemos que, aunque veamos las cosas en dos dimensiones en las fotos, hablamos de cuerpos tridimensionales.

Cuando el volumen crece en tres dimensiones, el tamaño aumenta en proporción a cada una de ellas. Si, por ejemplo, tenemos una caja de 2x2x2 metros, u 8 metros cúbicos, y duplicamos su tamaño, obtenemos una caja de 4x4x4 metros, o 64 metros cúbicos cúbicos.

Un cuerpo que tenga 13 veces la masa de Júpiter (suponiendo su misma densidad), por ejemplo, tendrá apenas 2,35 veces su diámetro. Encima, el material que compone una enana marrón es muy denso (del orden de 70 gramos por centímetro cúbico, 5 veces más que el material del centro de la Tierra), así que una mayor cantidad de materia puede compactarse en un espacio más pequeño y, por tanto, el diámetro de un cuerpo muy masivo puede ser aún menor en comparación con otro con menos masa.

Representación artística de una enana marrón. (Fuente)

Captado, pero aún no has respondido bien la pregunta de don Eb 243, ¿Cómo nos afectaría que Júpiter se convirtiera en una estrella?

Como hemos visto que Júpiter no va a encenderse así porque sí, veamos qué ocurriría si de repente empezara a brillar y que, por arte de magia, su masa no cambiara.

AB Doradus C, la estrella más pequeña descubierta, tiene un brillo 1.000 veces menor que el del sol.

Si Júpiter, que está 4 veces más lejos de nosotros que el sol en su punto más cercano, brillara con esa intensidad la energía que recibiríamos de él durante su posición de máxima proximidad equivaldría a un 0,006% de la que recibimos del sol. Debido a la órbita elíptica que sigue la Tierra alrededor del sol, la cantidad de energía que recibimos varía un 6,5% a lo largo del año, así que podemos considerar que este 0,006% extra ocasional no tendría efecto alguno sobre el clima.

Aún así, en su punto más cercano a la Tierra, Júpiter aparecería en el cielo como un punto extremadamente luminoso, 26,85 veces más brillante que la Luna llena, lo que nos permitiría leer tranquilamente por la noche bajo su brillo rojizo e incluso verlo de día. Aún así no le haría la competencia al sol: en comparación, el sol es 400.000 veces más brillante que la Luna llena.

O sea que, a parte de unos cuantos animales muy confusos y problemas de sueño, no nos afectaría mucho que Júpiter brillara tanto como una estrella pequeña.

Por otro lado, si Júpiter brillara como una enana marrón, su brillo nos afectaría aún menos.

Las enanas marrones son extremadamente débiles y emiten la mayoría de su radiación cerca del espectro infrarrojo, por lo que la mayoría de “luz” que emiten ni siquiera podemos verla.

El color de las estrellas enanas marrones no es el que indica su nombre. Dependiendo de su temperatura superficial (entre los 120ºC y 2.700ºC) y su composición, su coloración puede variar. Por debajo de los 725ºC ni siquiera emitirán luz visible, pero las más calientes probablemente tendrán un brillo de una tonalidad rojiza o anaranjada bastante apagada.

Más o menos este color.

Se considera que las enanas marrones, por lo general, tienen un brillo cien mil veces más débil que el del sol. Puesta en el lugar de Júpiter, una enana marrón de estas características brillaría, desde nuestro punto de vista, 3.76 veces menos que la luna llena, lo que lo convertiría en el objeto más brillante del cielo después del sol y la Luna, pero no pasaría de ser un punto rojo bonito en el cielo.

Vale, ¿Y si quitamos la parte mágica del asunto? ¿Qué pasaría si la masa de Júpiter aumentara acorde con su brillo?

Las órbitas de los planetas del sistema solar han sido “esculpidas” por las interacciones gravitatorias entre todos los cuerpos. Cualquier cambio en la distribución de la gravedad alterará las órbitas, y la fuerza gravitatoria de cada uno de ellos depende exclusivamente de su masa.

Si por algún motivo Júpiter recibiera un aporte de masa descomunal y se convirtiera en una estrella pequeña, de repente tendríamos la masa de 93 “júpiteres” donde antes sólo había uno. Con toda esa masa nueva, las órbitas tendrían que adaptarse a la nueva situación.

Actualmente, todos los planetas del sistema solar rotan alrededor de un centro de masas común con el sol. Esto significa que el sol también tiene una órbita, aunque muy pequeña porque, al fin y al cabo, acapara el 99,87% de la masa del sistema solar. El centro de masas está a 1.5 millones de kilómetros del centro del sol o, lo que es lo mismo, a 800.000 km de su superficie.

En este vídeo se puede observar el fenómeno (dejando de lado la música, claro):

Si Júpiter tuviera 93 veces su tamaño, el centro de masas del sistema solar se desplazaría a unos 70 millones de kilómetros del sol, que es más o menos a medio camino entre la Tierra y éste.

Tanto el súper-Júpiter como el sol, los dos cuerpos dominantes del sistema solar, intentarían colocarse en una configuración que les permitiera orbitar alrededor del nuevo centro de masas. Este intento de adaptación podría terminar en una órbita estable, pero también mandando al nuevo Júpiter fuera del sistema solar o en un choque cataclísmico entre ambos (se admiten opiniones, no soy ningún experto).

Las órbitas del resto de planetas, sobre todo de los interiores (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) se verían gravemente afectadas: a lo mejor alguno de ellos saldría catapultado fuera del sistema solar, iría de cabeza contra el sol, sería absorbido por el nuevo Júpiter o, en el mejor de los casos, su órbita cambiaría.

Como he comentado, no soy astrofísico, pero creo que en este escenario la Tierra saldría perdiendo. CREO.

 

 

Ahora que sabéis que Júpiter no va a convertirse en una estrella, tal vez esto os podría interesar (en realidad no tiene nada que ver):

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10 pensamientos en “Respuestas (XLVII): ¿Qué pasaría si Júpiter se convirtiera en una estrella?”

  1. Me gustaba más el resultado de la película: Todos maravillados por el nuevo sol, el surgir de la vida en “Europa”, y las consecuencias POSITIVAS del nuevo sol, al que por alguna razón llaman “Lucifer”. Ahora veo que, si ocurriera, seria nuestro fin.

  2. Hola ciencia de sofa, como no se como formularte ninguna pregunta via email te la escribo por aqui con esperanzas de que la leas.
    Vi este video hace unos dias y me parecio muy curioso, me gustaria saber si es una patraña, y de no serlo, tu opinion hacia ello.
    http://youtu.be/W1AQSSnGu0Q

    Un saludo y excelente blog

    1. Hola, Manu.

      El objeto parece ser este: http://es.wikipedia.org/wiki/SCP_06F6, http://www.spacetelescope.org/images/ann0811/

      Al parecer, su brillo aumentó 100 veces durante 3 meses y luego fue volviéndose más débil con el tiempo hasta volverse imperceptible (y no se movió, como dice el vídeo). En efecto, el análisis de su espectro de emisión revela que es algo que nunca antes había sido detectado, así que no sabemos qué es (o qué fue, porque el brillo no ha vuelto a aparecer más).

      Diría que el vídeo es una patraña, en el sentido de que no está ciñéndose a los hechos completamente y sugiere por encima que el objeto se comportaría como “algo viviente”.

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