Jupiter und seine Monde

[McWire]

Durch die vielen Diskussionen um Exoplaneten kommt man vor Erd-, Jupiter- und Sonnenmassen völlig durcheinander:

Sterne haben zwischen 0,08 (braune Zwerge) und 100 Sonnenmassen.

Braune Zwerge haben demnach bis zu rund 80 Jupiter- oder 26500 Erdmassen.
Jupiter hat 318 Erdmassen, Neptun (eine Klassifikationsgröße für Exoplaneten) 17 Erdmassen.
Die Sonne hat 332270 Erdmassen (da wird einem schwindelig)
oder 1045 Jupitermassen.

Der Mars hätte große Probleme, da seine Exzentrizität immerhin 0,093 beträgt, die der Erde nur 0,017.
Die E. von Merkur (0,206) und Pluto (0,248) sind am auffälligsten, wenn man von Asteroiden, Monden und natürlich Kometen absieht.

10-fache Jupitermasse wäre also nicht mal ein brauner Zwerg, und könnte schon ein Stabilitätsproblem im Sonnensystem geben.

Damit Jupiter ein Stern (roter Zwerg) werden kann, müsste er schon die 100-fache Masse haben, die er aktuell besitzt, womit alle inneren Planetenbahnen Stabilitätsprobleme bekommen würden. Ein gelber Zwerg, wie die Sonne, wäre dann noch 10 mal so massenreich.

[Thomas W. Riker]

Zwei Sterne (hier Sonne und roter Superjupiter) im Abstand von 5 AU oder ca 42 Lichtminuten würden auch ziemlich schnell umeinenander rotieren.
Planeten zwischen diesen würden sich dann wohl dem gemeinsamen Schwerpunkt annähern.
Bei einem Jupiter mit ~100 Jupiter oder ~ 0,1 Sonnenmassen und 750 Miokm Abstand wäre dieser ca 75 Miokm über der Sonnenoberfläche.
(Zum Vergleich: im System Erde-Mond liegt der Schwerpunkt etwa 1500km unter der Erdoberfläche).
Dieses Sonnensytem würde also erheblich mehr wackeln als das Erde-Mond-System.

[Halman]

Im Falle einer Massenzunahme des Jupiters wären die Auswirkungen aufgrund des stärkeren Gravitationsfeldes also verherrend für das Sonnensystem.

Nun, lordhasen nahm ja auf das Szenario im SF-Film "2010: Das Jahr, in dem wir Kontakt aufnehmen" bezug. Die Szene habe ich nie so aufgefasst, dass dort die Masse des Jupiters vergrößert wurde, sondern lediglich so, dass seine Struktur verändert wurde.
Würde man sich eng an die Filmszene halten, so hätten Billionen von Monolithen den Jupiter zur Sonne tansformiert, indem sie die Fusion gezündet hätten.
Nehmen wir einmal an, eine außerirdische Macht würde so vorgehen, und die chemische Zusammensetzung von Jupiter ändern (davon war im Film die Rede), in schrumpfen lassen und dann im Kern eine Fusion zünden. Was wären dann die Folgen für das Sonnensystem und wie lange würde so eine künstliche Sonne names Lucifer als Stern leuchten (bei unveränderter Masse)?

[Knörf]

Ich finde eher schade, dass der Jupiter kein erdähnlicher Planet ist. Bei der Größe des Jupiters könnten sich die Menschen für laaaange Zeit schön ausbreiten

[Thomas W. Riker]

Es kommt beim Zünden einer Sonne schlicht auf die Masse an.
Braune Zwergsterne haben bis zu 80 Jupitermassen und können nicht zünden. Die kleinsten strahlenden Sterne sind
Roter Zwerg ? Wikipedia
ab etwa 0,1 Sonnenmassen, also etwa ab 100 Jupitermassen
Ihre Oberflächentemperatur beträgt 2200 bis 3800 Kelvin (Sonne 5800 Kelvin), ihre Dichte ist sehr hoch, Sterne in einer Tabelle im obigen link haben 6 bis 65fache Sonnnendichte.
Damit würde sich der Schwerpunkt des Sonnensystems zwischen die Bahnen zwischen Merkur- und Venusbahn, auf der Linie Sonne-Jupiter ca 75 Miokm über der Sonne verschieben und damit stark taumeln.
Jetzt liegt der Schwerpunkt des Systems Sonne-Jupiter etwa auf der Sonnenoberfläche.
Von einen anderen belebten Sonnensystem würde sich also der Jupiter schon jetzt durch das Wackeln der Sonne "verraten", man müsste wegen der Umlaufzeit von 12 Jahren allerdings bis zur Bestätigung 24 Jahre warten!

@ Knörf
Wegen der 5fachen Distanz erhält der Jupiter nur 1/25 der Sonnenenergie im Vergleich zur Erde.
Dort wurden bisher Temperaturen von rund -150°C gemessen.
Die Schwerebeschleunigung beträgt schon beim Jupter als Gasplanet das 2,3fache im Vergleich zur Erde. Bei einem erdähnlichen Planet wäre die Dichte 3 bis 4x größer, und die Beschleunigung noch höher.

[Dannyboy]

Ich finde eher schade, dass der Jupiter kein erdähnlicher Planet ist. Bei der Größe des Jupiters könnten sich die Menschen für laaaange Zeit schön ausbreiten

Du würdest dich ziemlich ausbreiten, da du dann dort gut 500 bis 600 kg wiegen würdest.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Dannyboy schrieb nach 7 Minuten und 41 Sekunden:

Nehmen wir einmal an, eine außerirdische Macht würde so vorgehen, und die chemische Zusammensetzung von Jupiter ändern (davon war im Film die Rede), in schrumpfen lassen und dann im Kern eine Fusion zünden. Was wären dann die Folgen für das Sonnensystem und wie lange würde so eine künstliche Sonne names Lucifer als Stern leuchten (bei unveränderter Masse)?

Warum sollte man die chemische Zusammensetzung ändern? Jupiter besteht zu 89 % aus Wasserstoff und 10 % Helium. Schwerere Elemente wären für die Kernfusion noch schwieriger zu zünden.

Wie lange das brennen würde, hängt von der Kernfusionsrate ab. Die Sonne verbraucht 560 Mio t Wasserstoff pro Sekunde.
Aber ihre Masse ist auch 1000 mal größer als die Jupiters.
Bei gleicher Rate wäre also Jupiter wohl nach 4,5 Mio Jahren ausgebrannt.

[McWire]

Ich finde eher schade, dass der Jupiter kein erdähnlicher Planet ist. Bei der Größe des Jupiters könnten sich die Menschen für laaaange Zeit schön ausbreiten

Kein Planet von der Masse und Größe des Jupiters hätte erdähnliche Bedingungen, dafür wäre die Oberflächenbeschleunigung viel zu groß.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 8 Minuten und 55 Sekunden:

Warum sollte man die chemische Zusammensetzung ändern? Jupiter besteht zu 89 % aus Wasserstoff und 10 % Helium. Schwerere Elemente wären für die Kernfusion noch schwieriger zu zünden.

Wie lange das brennen würde, hängt von der Kernfusionsrate ab. Die Sonne verbraucht 560 Mio t Wasserstoff pro Sekunde.
Aber ihre Masse ist auch 1000 mal größer als die Jupiters.
Bei gleicher Rate wäre also Jupiter wohl nach 4,5 Mio Jahren ausgebrannt.

Ich glaube er meint die Dichte, hat es nur etwas unvorteilhaft formuliert.

@ Oberflächenbeschleunigung.

Das kann man für den Jupiter sogar konkret ausrechnen. Die Erde hat eine Dichte von gerundet 5500 kg/m³ = 5.500.000.000.000 kg/km³.

Der Jupiter hat einen Durchmesser von 142.000 km, also einen Radius von 71.000 km. Somit hätte er ein Volumen von 4/3*pi*71.000³ km³ also 1.499.214.090.985.302 km³. Das ergäbe eine Masse von 8.245.677.500.419.160.910.323.623.144 kg.

Bei einem Abstand von 71.000 km (71.000.000 m) vom Zentrum wäre die Oberflächenbeschleunigung demzufolge bei

a = G*M/r²

a= 6,67*10^-11 * 8.245.677.500.419.160.910.323.623.143,655 / 71.000.000² = 109,1 m/s²

Das sind also etwa 11,1 g. Somit würde ein normaler Mensch um die 800-1000 kg wiegen.

[Thomas W. Riker]

Du würdest dich ziemlich ausbreiten, da du dann dort gut 500 bis 600 kg wiegen würdest.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Dannyboy schrieb nach 7 Minuten und 41 Sekunden:



Warum sollte man die chemische Zusammensetzung ändern? Jupiter besteht zu 89 % aus Wasserstoff und 10 % Helium. Schwerere Elemente wären für die Kernfusion noch schwieriger zu zünden.

Wie lange das brennen würde, hängt von der Kernfusionsrate ab. Die Sonne verbraucht 560 Mio t Wasserstoff pro Sekunde.
Aber ihre Masse ist auch 1000 mal größer als die Jupiters.
Bei gleicher Rate wäre also Jupiter wohl nach 4,5 Mio Jahren ausgebrannt.

Rote Zwergsterne wandeln sehr viel langsamer als etwa unsere Sonne Wasserstoff in Helium um und werden mindestens mehrere 10 Milliarden (!) Jahre alt und wie oben geschrieben braucht ein Stern ca 100 Jupitermassen um zu zünden, ansonsten bleibt es bei einem braunen Zwerg. Siehe meinen link oben.

@ McWire
Deine Rechnung dürfte in etwa hinkommen:
Die Erde hat eine 4,2 fach höhere Dichte und der Jupiter hat ein 2,4 fach größere Oberflächenbeschleunigung, da dürfte eine 10fache Erdbeschleunigung ungefähr hinkommen.

[McWire]

Rote Zwergsterne wandeln sehr viel langsamer als etwa unsere Sonne Wasserstoff in Helium um und werden mindestens mehrere 10 Milliarden (!) Jahre alt und wie oben geschrieben braucht ein Stern ca 100 Jupitermassen um zu zünden, ansonsten bleibt es bei einem braunen Zwerg. Siehe meinen link oben.

Ein in einen Stern umgewandelter Jupiter würde den Wasserstoff viel schneller verbrennen, da die Dichte viel größer wäre als bei einem üblichen roten Zwerg. Selbst die kleinsten roten Zwergsterne sind ja viel größer als der Jupiter, also von der Ausdehnung her. Man müsste Jupiter extrem komprimieren, etwa auf die Größe von Neptun, damit dort überhaupt Kernfusion ablaufen kann.

[Dannyboy]

Rote Zwergsterne wandeln sehr viel langsamer als etwa unsere Sonne Wasserstoff in Helium um und werden mindestens mehrere 10 Milliarden (!) Jahre alt und wie oben geschrieben braucht ein Stern ca 100 Jupitermassen um zu zünden, ansonsten bleibt es bei einem braunen Zwerg. Siehe meinen link oben.

Das ist schon klar. Aber in Roten Zwergsternen läuft die Kernfusion spontan ab, während wir bei einem Stern der Jupitermasse niemals spontane Kernfusion erhalten würden. Demnach wären künstlich gesteigerte Raten vorzufinden.

[Thomas W. Riker]

Nun gut ihr zwei!
Aber wie soll der Jupiter so verdichtet werden, dass die Kernfusion bei seiner geringen Masse beginnt? Das ist doch völlig unrealistisch.
Ich schätze, die Dichte in einem Neptun mit Jupitermasse wäre noch deutlich zu niedrig.

[Dannyboy]

Natürlich ist das unrealistisch.

[Halman]

Warum sollte man die chemische Zusammensetzung ändern? Jupiter besteht zu 89 % aus Wasserstoff und 10 % Helium. Schwerere Elemente wären für die Kernfusion noch schwieriger zu zünden.

Das ist eine berechtigte Frage. Ich hatte es nur angeführt, weil es laut meinem Gedächnis im Film"2010: Das Jahr, in dem wir Kontakt aufnehmen" so ausgesagt wird. Aber wir können dies gern ignorieren.

Wie lange das brennen würde, hängt von der Kernfusionsrate ab. Die Sonne verbraucht 560 Mio t Wasserstoff pro Sekunde.
Aber ihre Masse ist auch 1000 mal größer als die Jupiters.
Bei gleicher Rate wäre also Jupiter wohl nach 4,5 Mio Jahren ausgebrannt.

Nun, die Leuchtkraft des Jupiters als Stern dürfte kleiner sein (zumindest hatte ich im Film den Eindruck). Wenn ich etwas weniger als ein Zehntel Leuchtkraft annehme, könnte so sein künstlicher Zwergstern also rund eine halbe Milliarde Jahre leuchten.

Rote Zwergsterne wandeln sehr viel langsamer als etwa unsere Sonne Wasserstoff in Helium um und werden mindestens mehrere 10 Milliarden (!) Jahre alt und wie oben geschrieben braucht ein Stern ca 100 Jupitermassen um zu zünden, ansonsten bleibt es bei einem braunen Zwerg. Siehe meinen link oben.

Ja, deswegen ist der Jupiter ja auch keine Sonne. Wenn wir eine größere Masse annehmen, entsteht doch die Frage, woher diese Masse kommt. Wenn man postuliert, dass unser Sonnensystem von vorherein so entstand, wären wir nicht hier.
Der Thread-Ersteller scheint eher danach zu fragen, was geschehen würde, wenn der Jupiter plötzlich zu Sonne werden würde. Am einfachsten mag man dies mit einer Steigerung der Masse erklären können, in dem Fall wäre unser Sonnensystem - so wie wir es kennen - aber hinüber.
Folge ich dem Film-Szenario, scheint die Masse unverändert geblieben zu sein. Daher dürfte sich am Gravitationsfeld nichts ändern.

Nun gut ihr zwei!
Aber wie soll der Jupiter so verdichtet werden, dass die Kernfusion bei seiner geringen Masse beginnt? Das ist doch völlig unrealistisch.
Ich schätze, die Dichte in einem Neptun mit Jupitermasse wäre noch deutlich zu niedrig.

Man könnte ja einfach unterstellen, dass außerirdische Monolithen im Jupiter eine Kernfusion zünden, ohne irgendwo Masse her zu zaubern.
Die Antwort bei dem Szenario einer Massenzunahme kennen wir nun schon und sieht für uns recht durster aus.
Daher erwäge ich alternativ das Film-Szenario zu betrachten, indem die Masse offenbar nicht verändert wird. Wie wären die Außwirkungen dann?

Natürlich ist das unrealistisch.

Aber eine unerklärte Massenzunahme um das 100fache ist ebenfalls unrealistisch.

[Thomas W. Riker]

Tja das einzige, was mir zur Lösung dieses Problems einfällt, wäre, dass der Jupiter das Fragment eines Neutronensterns schluckt. Diese haben 1,44 bis 3 Sonnenmassen. Neben wir mal an, zwei N.Sterne kollidieren miteinander, wobei ein Fragment herausgesprengt wird und durch die Milchstraße zu uns wandert.

[Dannyboy]

Ich denke nicht, das es so etwas wie ein Fragment eines Neutronensterns geben könnte. Was sollte ein solches Fragement denn noch zusammen halten? Seine eigene Schwerkraft reicht ja nicht.