Entschuldigung im Voraus. Diese Antwort wird Ihnen nicht gefallen.

Das „Zeug“ in der Materie der Weißen Zwerge ist genauer gesagt als entartete Materie bekannt . Grundsätzlich gilt: Je fester man diese Materie zerdrückt, desto mehr „füllen sich“ die gültigen quantenmechanischen Zustände für die Elektronen. Für normale Materie gibt es so viele gültigere Zustände als Elektronen, dass wir dieses Problem nicht haben. Bei entarteter Materie gehen Ihnen allmählich die Zustände aus, und das bedeutet, dass die Materie nicht näher zusammenbrechen kann. Dadurch entsteht ein Druck, der den Weißen Zwerg gegen die Schwerkraft hält.

Diese Angelegenheit verhält sich komisch. Es stellt sich heraus, dass dieser Druck nicht von der Temperatur, sondern von der Masse abhängt. Je mehr Masse Sie haben, desto kleiner wird ein Weißer Zwerg, anstatt größer. Dieser seltsame Prozess setzt sich fort, bis Sie etwa 1,4 Sonnenmassen erreichen. An diesem Punkt kann der hydrostatische Druck dieser degenerierten Elektronensuppe nicht mehr mit der Schwerkraft konkurrieren und sie kollabiert zu einem Neutronenstern (der eher durch den degenerativen Neutronendruck als durch das Elektron gehalten wird). degenerativer Druck).

Sie möchten zufällig einen Weißen Zwerg mit einer kleinen Masse. Paradoxerweise bedeutet dies, dass es sich um einen sehr großen Weißen Zwerg handelt. Wenn Sie diese Materie von einem schweren (kleinen) Weißen Zwerg nehmen würden, müsste sie sich wahrscheinlich ausdehnen, wenn Sie sie herausbringen, um dieses hydrostatische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten (wobei Sie mit der Hand wedeln, mit welcher Magie Sie sie überhaupt aus dem Zwerg herausgezogen haben).

Wie groß? Da Sie nach einem massearmen Zwerg suchen, suchen Sie glücklicherweise auch nach einem, bei dem sich die Elektronen nicht relativistischen Geschwindigkeiten nähern. Das bedeutet, dass wir die einfachere Beziehung verwenden können$R\propto M^{-\frac{1}{3}}$. Unter Verwendung nicht-relativistischer Gleichungen hätte ein Weißer Zwerg mit der Masse der Sonne einen Durchmesser von ungefähr 0,014 Sonnenradien oder 9737 km. Die Masse der Erde beträgt etwa 0,000003 Sonnenmassen.$0.000003^{-\frac{1}{3}}=69$, also wäre der Radius Ihres Weißen Zwergs mit 1 Erdmasse tatsächlich 69-mal größer als der des Weißen Zwergs mit 1 Sonnenmasse oder etwa 670.000 km. Dies ist tatsächlich wesentlich größer als das der Erde selbst, was darauf hindeutet, dass die hydrostatischen Gleichungen für Weiße Zwerge irgendwann nicht mehr der dominierende Faktor waren.

Mit anderen Worten, nehmen Sie 1 Erdmasse des Weißen Zwergs aus dem Weißen Zwerg, und der Druck wird ihn nach außen ausdehnen, bis er aufhört, wie ein Weißer Zwerg zu funktionieren, und anfängt, wie normale Materie zu funktionieren. Sie werden etwas Handwavium brauchen, um es kompakt zu halten.

Sie benötigen auch etwas Handwavium, um die Atmosphäre zu erhalten. Die Wissenschaft sagt nicht, dass die Atmosphäre bestehen bleibt. Tatsächlich heißt es, dass die Atmosphäre vor Ihrem Asteroiden noch mehr fliehen wird als auf der Erde. Die Erdbeschleunigung nimmt mit dem Radius zum Quadrat ab. Auf der Erde ist der Gravitationsunterschied zwischen dem Meeresspiegel und 100 km (der Karman-Linie, dem Rand des Weltraums) minimal. Es sind nur etwa 3 %. Denn der Radius von Ihrem Objekt zum Erdmittelpunkt ändert sich nur von 6.371 km auf 6.471 km. Es ist eine ziemlich bescheidene Änderung. Wenn Ihr Asteroid jedoch nur 5 km lang ist, sind 5 km + 100 km ein großer Unterschied. Die Schwerkraft wird bei 100 km etwa 0,23 % so stark sein wie bei 5 km. Wenn die Schwerkraft auf der Oberfläche Ihres Planeten 9,8 m/s ² beträgt, wie auf der Erde, beträgt die Schwerkraft auf 100 km nur 0,022 m/s² ! Das wird nicht viel Atmosphäre halten!

Eine erste Annäherung

Lassen Sie uns die Oberflächengravitation berechnen . Angenommen, ein Objekt der Dichte$\rho$und Radius$R$, die Oberflächengravitation ist

Kehren wir zu einer anderen Art des Schreibens zurück$g$:

Das große Problem? Zwischen dem Fleck und der Oberfläche liegen anderthalb Kilometer Material, und die Gravitationskraft liegt bei$r=R$wird viel werden.$g(R)$beträgt etwa 145 m/s$^2$. Daher muss das Material im Inneren des Asteroiden solchen Kräften standhalten. Das ist nicht einfach. Der Druck wird ziemlich groß sein. Denken Sie sorgfältig darüber nach, bevor Sie es konstruieren.

Ein echter Weißer Zwerg

Lesen Sie die Antwort von Cort Ammon (und stimmen Sie sie positiv ab!). Sie sprechen darüber, wie Weiße Zwerge dank des Elektronenentartungsdrucks einer merkwürdigen Masse-Radius-Beziehung gehorchen :

Entartungsdruck

Diese Masse-Radius-Beziehung entsteht, weil ein Weißer Zwerg durch den Elektronenentartungsdruck gestützt wird , der sich aus dem Pauli-Ausschlussprinzip ergibt. Im Wesentlichen können keine zwei gleichen Fermionen (Materieteilchen wie Elektronen, Quarks usw.) gleichzeitig im selben Quantenzustand existieren. Wenn Sie also eine ganze Reihe von Fermionen komprimieren, gibt es einen Druck, der der Kompression widersteht. Bei einem Weißen Zwerg kommt dies von Elektronen; in einem Neutronenstern kommt dies von Neutronen.

Das Masse-Radius-Beziehungsproblem tritt in bestimmten anderen Körpern entarteter Materie auf, einschließlich Neutronensternen. Bei Neutronensternen ist die Masse-Radius-Beziehung nicht bekannt, da die Zustandsgleichung (EOS), die Druck- und Dichtegleichung, nicht genau bekannt ist. Es ist ein sehr aktives Forschungsgebiet, sowohl beobachtend als auch theoretisch. Wenn Sie jedoch einen Neutronenstern oder einen Quarkstern oder einen anderen Körper ersetzen würden, hätten Sie immer noch ein Problem.

Lassen Sie uns aus Neugier versuchen, den Mindestradius eines Weißen Zwergs zu berechnen. Die maximale Masse ist durch die Chandrasekhar-Grenze von etwa gegeben$1.44M_{\odot}$. Ersetzen Sie dies durch$(3)$gibt$R_{\text{min}}\approx0.0021R_{\odot}$, oder etwa 1467 km. Das ist nicht hilfreich. Was ist es, wenn wir die Dinge noch weiter vorantreiben und versuchen, den kleinsten Neutronenstern zu finden, der sein kann? Nun, die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze ist im Wesentlichen das Analogon der Chandrasekhar-Grenze; Es geht um$2.25M_{\odot}$. Optimistische Zustandsgleichungsmodelle geben uns einen Radius von etwa 9-10 km. Das ist wiederum zu hoch.

Was ist mit Quarksternen ? Dies sind hypothetische Objekte, die hauptsächlich aus einem Quark-Gluon-Plasma bestehen und in etwa dem gleichen Massenbereich wie Neutronensterne liegen . Es wird angenommen, dass sie dichter als Neutronensterne und kleiner sind, und was noch wichtiger ist, nach dem Wenigen, das wir über ihre Zustandsgleichung wissen, sollten die kleinsten auch weniger massereich sein. Das Problem ist natürlich, dass sie immer noch nicht klein genug sind. 6-8 km sind für einen etwas kleinen Quarkstern angemessen. Außerdem wissen wir nicht genau, wie sie sich verhalten; unsere Beschränkungen für die EOS sind schlecht.

^{Abbildung 4, Rodrigues et al. (2011) . Masse-Radius-Beziehungen für Quarksterne.}

Nach dem Wenigen, das ich über Quarksterne weiß, hängt die Masse-Radius-Beziehung vom Verhältnis ab$\bar{\Lambda}/\mu$, wo$\bar{\Lambda}$ist etwas, das als Renormalisierungs-Subtraktionspunkt und bezeichnet wird$\mu$ist das viel bekanntere chemische Potential. Einstellung$\bar{\Lambda}/\mu=2$und$\bar{\Lambda}/\mu=3$sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern , die sich möglicherweise um den Faktor 2 unterscheiden (siehe Fraga et al. (2001) ). Wenn $\bar{\Lambda}/\mu=2$konnten wir kleinere Quarksterne sehen.

Wenn wir jedoch einige der kleinsten Radien verwenden, die zu diesem optimistischen Wert von Fraga et al. passen, finden wir, dass z$R=4$km,$M=0.2M_{\odot}$, und so$g=1.66\times10^{12}$Frau$^2$.

Das ist zu hoch.

Ein schwarzes Loch

Wir haben noch eine Option. Je massereicher ein Schwarzes Loch ist, desto größer ist es, und je weniger massereich ein Schwarzes Loch ist, desto kleiner ist es. Angenommen, wir setzen stattdessen ein Schwarzes Loch in die Mitte des Asteroiden, was der Fall ist$r=2$km. Für unsere gewünschte Oberflächengravitation benötigen wir$M=5.87\times10^{17}\text{ kg}$. Die Berechnung des Schwarzschild-Radius gibt uns$R_s=8.72\times10^{-10}$m, die mehr als bequem in den Asteroiden passt.

Nun könnte das Schwarze Loch durch Hawking-Strahlung verdampfen , aber es wird lange dauern – ungefähr$5\times10^{29}$Jahre oder 500 Milliarden Milliarden Milliarden Jahre. Es wird also noch eine Weile bleiben. Die Schwerkraft ist jedoch immer noch enorm stark und wird den Rest des Planeten ziemlich schnell ansammeln.

Die anderen Antworten haben darauf hingewiesen, warum Sie einen 5 km langen Planeten (Asteroiden) nicht auf die von Ihnen beschriebene Weise in einen Weltraumlebensraum umwandeln können.

Was Sie jedoch tun können, ist, einen O'Neill-Zylinder zu konstruieren . Höhlen Sie einen zylindrischen Asteroiden aus, lassen Sie ihn rotieren und leben Sie von innen. Dieses Konzept wurde in Science-Fiction-Romanen wie „ Rendezvous with Rama “ (Arthur C. Clarke) oder „ 2312 “ (Kim Stanley Robinson) populär gemacht, kam (kurz) in Filmen wie „ Interstellar “ vor und war Gegenstand von Fragen auf dieser Seite, wie z wie hier , hier oder hier .

Quelle: NASA, über Wikimedia Commons

Ich denke schon, dass die @HDE 226868-Antwort aufgrund ihrer immer hochwertigen Informationen der Akzeptor sein sollte. Aber es gibt eine Kleinigkeit, mit der ich nicht einverstanden bin und die die Antwort dramatisch ändert: Hitze.

Ein Weißer Zwerg hat eine Oberflächenwärme von etwa 6.000 bis 30.000 K , das ist etwas warm!. Ihr Asteroid würde aufgrund der hohen Temperatur riechen...

Deshalb schlage ich die Verwendung eines Schwarzen Zwergs vor, der buchstäblich ein abgekühlter Weißer Zwerg ist. Offensichtlich benötigen Sie aufgrund seiner Hitze einige der hochentwickelten Technologien, um einen abzukühlen, da es VIEL (Gigajahre) Zeit braucht, um sich auf natürliche Weise abzukühlen. Ich werde Ihnen nicht sagen, wie man einen weißen Zwerg herunterkühlt, aber aufgrund dieser Antwort hat @HDE 226868 eine Frage dazu gestellt!

Ich bin mir nicht sicher, ob der Wechsel von einem weißen zu einem schwarzen Zwerg einige andere Änderungen in seiner seltsamen Physik mit sich bringen würde, wie die in seinem Beitrag erwähnte "merkwürdige Massenbeziehung".

Cort und HDE haben Ihnen bereits gesagt, warum dies in Bezug auf den Planeten von seinem Kern bis zu seiner Oberfläche nicht machbar ist, und Cort ging auch auf das Entweichen aus der Atmosphäre ein.

Wenn Sie diese mit der Hand wegwinken, haben Sie immer noch viele Probleme, die nicht mit der Schwerkraft zusammenhängen, sondern mit der Größe des Asteroiden.

Auf der Erde haben wir viel Atmosphäre. Dein Asteroid? Nicht so viel. Um den gleichen Druck wie hier beizubehalten, hätten Sie ein Verhältnis von Atmosphärenvolumen zu Planetenoberfläche$\frac{1}{1,000}$die der Erde. Das liegt daran, dass das Volumen schneller verkleinert wird als die Oberfläche (das Quadratwürfelgesetz schlägt erneut zu). Der Asteroid wird eine viel geringere Wärmedämmung haben als hier. Der Temperaturunterschied zwischen Tag- und Nachtseite wird mit dem Leben, wie wir es kennen, nicht vereinbar sein. Dieser Unterschied wird auch dazu führen, dass hurrikanstarke Winde keine Ereignisse sind, sondern der natürliche Zustand der Atmosphäre des Planeten.

Beachten Sie auch, dass die Sonne einen beträchtlichen Gezeiteneinfluss auf die Erde hat. Die Gezeitenwirkung der Sonne beträgt 44 % der des Mondes . Auf eurem Planeten wird dieser Einfluss Tsunamis sogar auf Seen verursachen.

Geographie und Meteorologie sind für Ihren Planeten das, was Biologie für Australien ist: ziemlich viele Naturgefahren.

Andere Antworten zeigen, dass dies nach dem, was wir über die Physik wissen, nicht wirklich möglich ist. Daher brauchen Sie etwas Physik, von der wir noch nichts wissen (wenn Ihre Geschichte so etwas aushält).

Angenommen, Sie möchten kein superdichtes Material herstellen, das über die bekannte Physik hinausgeht, könnten Sie dann etwas Schwerkraft von woanders „importieren“? Anstatt irgendeine Materie in den Asteroiden zu stecken, haben die Erbauer vielleicht ein Wurmloch eingebaut, das mit (sagen wir) einem Schwarzen Loch oder einem anderen massereichen Phänomen verbunden ist. Sie konnten die Menge der importierten Schwerkraft variieren, indem sie die Größe des Lochs veränderten.

Mir ist klar, dass dies eine kleine Abkehr von guter, solider, auf Tatsachen basierender Physik ist, also vielleicht zu viel Reichweite, um es zu akzeptieren. Ansonsten melde meine Ururenkel für einen persönlichen Planeten an – das klingt ziemlich cool.

Abgesehen von der Verwendung exotischer Materiezustände ist es unmöglich, eine wahre Schwerkraft zu haben, die der Erde entspricht. Rotationsgravitation ist jedoch sehr gut möglich. Unter Verwendung der Rotationsgravitationsgleichung entspricht die Periode in Sekunden 2pi multipliziert mit der Quadratwurzel des Radius in Metern dividiert durch die Meter pro Sekunde zum Quadrat, oder diese 1 , für einen Asteroiden mit 6 km Durchmesser müsste er sich alle 110 Sekunden einmal drehen . Bei einem Asteroiden mit 4 km Durchmesser müsste er sich alle 127 Sekunden einmal drehen.