Planet beleuchtet durch blauverschobene Reliktstrahlung

Ich wüsste nicht, was den Planeten so stark beschleunigen würde, ohne ihn als Nebeneffekt zu zerstören. Von Leben darauf ganz zu schweigen. Aber ich kann sagen, dass ich, wenn es gelingt, einige schwerwiegende Nebenwirkungen erwarte.

Fürs Protokoll: Hochrelativistische Geschwindigkeiten sind ziemlich verrückt. Wenn ich einen ihrer Effekte vernachlässigt oder falsch interpretiert habe, nun, das ist nur ein bester Schuss, ohne zu viel Zeit zu verschwenden, da sonst niemand dies ernsthaft zu versuchen scheint.

Beleuchteter Lebensraum im Sonnenspektrum

Wenn man sich in den Weiten des Weltraums bewegt, macht der CMB (kosmischer Mikrowellenhintergrund) tatsächlich den größten Teil der einfallenden Strahlung aus. Diese Seite hat eine schöne Handlung und einige Erklärungen dazu. Zumindest in Bezug auf Energie wird Sternenlicht dort also nicht der Hauptfaktor sein.

Nun, was einen Lebensraum betrifft , denke ich, dass dies schlecht werden wird, wenn ich die Schwarzkörperstrahlung richtig verstehe. Ich werde einfallende Teilchen vorerst ignorieren und ein grundlegendes Problem der Frage angehen: Sowohl das CMB als auch unsere Sonne folgen Plancks Schwarzkörperstrahlung. Das bedeutet, dass wir, wenn wir das von der Sonne emittierte Spektrum erhalten wollen, eine Schwarzkörperquelle verwenden müssen, die der gleichen Temperatur entspricht, sonst werden die Intensitäten der kürzeren Wellenlängen erheblich abfallen, was uns weniger sichtbares Licht und mehr gibt Infrarot und darüber hinaus. Rot- oder blauverschiebende Schwarzkörperstrahlung ändert nicht ihre Eigenschaften, sondern nur ihre Temperatur. Um also die Art von Licht zu erhalten, die wir haben, würde ein großer Teil des nach vorne gerichteten Himmels (vor der Aberration) mit der Intensität der Sonne strahlen!

Die Sonne hat einen Raumwinkel von gerade$7 \cdot 10^{-5}$wie von der Erde aus gesehen. Wenn das Äquivalent von etwas in der Größenordnung eines Viertels des Himmels ein schwarzer Körper bei Sonnentemperatur wäre, würde diese riesige Sonne den Planeten verbrennen. Dies schließt Licht aus, da wir auf der Erde zu längeren Wellenlängen gehen müssen.

Um die Leistung unseres ankommenden CMB gleich der der Sonne auf der Erde zu machen, können wir die ankommende Intensität mit dem Raumwinkel von beiden gleichsetzen. (Auch hier gehe ich davon aus, dass Aberration das Licht nur in eine Richtung komprimiert, und arbeite vorerst mit dem unverzerrten Himmel.) Auf diese Weise können wir die Schwarzkörpertemperatur berechnen, die der CMB haben müsste, um die Sonne in der Wärmeabgabe zu ersetzen. Unter Verwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes zur Skalierung der Leistung mit der Schwarzkörpertemperatur erhalten wir$T^4 \pi = T_\odot^4 A_\odot$, wo$T$ist die gewünschte Temperatur,$T_\odot$die Temperatur der Sonne,$A_\odot$Raumwinkel und die$\pi$entspricht einem Viertel des Himmels.

(Der Wert für den entsprechenden effektiv beleuchteten Himmel ist nur eine grobe Schätzung, sollte aber gut genug sein. Siehe den Kommentar von verlaner. Beachten Sie, dass das sichtbare Bild des Himmels aufgrund der Aberration des Lichts stark verzerrt sein kann und das einfallende Licht bündelt in die Vorwärtsrichtung.)

Mit$T_\odot = 5800\text{K}$und dem Raumwinkel aus dem vorherigen Absatz ergibt dies$T = 398\text{K}$.

Das ist nur ungefähr$125^{\circ}\text{C}$. Diese Schwarzkörpertemperatur ist viel zu niedrig, um die gewünschte Beleuchtung zu liefern, heizt den Planeten jedoch bereits mit der vollen Leistung auf, die die Sonne abgeben würde.

Geschwindigkeiten

Ich habe das Gefühl, dass die Idee, das CMB ins Sonnenspektrum zu verblauen, generell nicht gesund ist. Nehmen wir an, das CMB schadet uns auf magische Weise nicht, aber wir brauchen es, um das Sonnenspektrum zu haben, um zu sehen, wie viel Geschwindigkeit das ist.

Das CMB hat eine Spitzenwellenlänge von ca$1\text{mm}$. Die Sonne steht$0.5\text{µm}$. Sie möchten also einen Faktor von ungefähr erhalten$2000$an Häufigkeit.

Der relativistische Dopplereffekt ergibt ein Frequenzverhältnis von$\sqrt\frac{1 + \beta}{1 - \beta}$, wo$\beta = \frac vc$. Das ergibt so etwas wie$v \approx 0.9999995c$.

Berechnen wir die kinetische Energie pro Masse bei dieser Geschwindigkeit.

Abgesehen von der starken Zeitdilatation sind Hindernisse schlecht. Ein Gramm einfallender Masse hätte eine Ausbeute von$90\text{PJ}$, das sind ungefähr 1500 Hiroshima-Bomben. Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass Staub und Meteoriten eine viel größere Bedrohung für diesen Planeten darstellen werden. Auch wenn der Planet durch Kollisionen schnell abgebremst wird, würde niemand darauf leben wollen. ;)

Unter der Annahme, dass er so groß wie die Erde ist, nimmt der Planet an Volumen zu$r^2\pi c \approx 3.8 \cdot 10^{22} \frac{m^3}{\text{s}}$. Wenn es durch eine Molekülwolke mit geht$10^7 \frac{\text{hydrogen molecules}}{\text{m}^3}$, das ergibt ca$10^{23} \text{W}$. Zum Vergleich unsere Sonneneingänge etwa$10^{17}\text{W}$. Das klingt nicht gesund.

Der Weltraum – außerhalb von Galaxien – hat jedoch Dichten von weniger als einem Atom pro Kubikmeter. Dies entfernt die sechs Größenordnungen, die wir benötigen, um sie unter die Solarleistung zu bringen. Ich gebe zu, ich habe keine Ahnung, ob diese Art von Bombardierung der Atmosphäre oder dem Lebensraum direkt Schaden zufügen könnte, auch wenn seine absolute Kraft nicht hoch ist.

Nicht, dass irgendetwas davon im Vergleich zum obigen Argument der Schwarzkörperstrahlung relevant wäre. Alles in allem ist meine Einschätzung, dass dies nicht gut enden wird, und wahrscheinlich auch schnell.

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Ich werde nicht berechnen, mit welcher Geschwindigkeit sich der Planet bewegen müsste, damit dieser Effekt eintritt. Meine Vermutung ist, dass es verdammt schnell gehen müsste, damit es einen wesentlichen Unterschied gibt, aber ich habe nicht viel, um das zu untermauern, außer (manchmal fehlerhafter) Intuition.

Könnte ein Planet auf eine unglaubliche Geschwindigkeit beschleunigt werden? Unbedingt. Platzieren Sie es einfach in der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum unserer Galaxie. Ich muss ein Bild (von Wikipedia) hinzufügen, um zu veranschaulichen, wie viele Sterne in der Nähe davon betroffen sind: ^{Bild mit freundlicher Genehmigung des Wikipedia-Benutzers Cmglee unter der Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported-Lizenz .}

Es wird angenommen, dass intergalaktische Sterne durch Wechselwirkungen mit einem supermassereichen Schwarzen Loch aus ihren Heimatgalaxien geschleudert werden. Hier ist eine Grafik (aus Wikipedia), die dies veranschaulicht: Bild im öffentlichen Bereich.

Ich entschuldige mich, wenn das Laden der Grafik eine Weile dauert; es dauerte ungefähr 30 Sekunden auf meinem Computer.

Diese Sterne sind als Hypergeschwindigkeitssterne bekannt. Sie können sich mit Geschwindigkeiten von etwa 1.000 km/s fortbewegen – nicht annähernd genug (wenn Vandroiys Berechnungen stimmen) für diese Art von Geschwindigkeit. Es würde mich jedoch nicht überraschen, wenn eine Galaxie mit mehreren SMBs (vielleicht das Ergebnis einiger Galaxienfusionen) Sterne viel schneller bewegen könnte. Wenn dies Sternen passieren kann, kann es sicherlich Planeten passieren (Hinweis: Schurkenplaneten werden auf diese Weise nicht unbedingt von ihrem Stern entfernt). Außerdem sind Planeten viel weniger massiv als Sterne (viele Größenordnungen) und könnten daher möglicherweise um viele Größenordnungen höhere Boosts erhalten.

Wird ein solcher Planet in ständiger Gefahr sein, von kleinen Körpern getroffen zu werden, die bei diesen Geschwindigkeiten eine Gefahr für die gesamte Bevölkerung des Planeten darstellen können?

Höchst wahrscheinlich nicht. Denken Sie an dieses Zitat von Douglas Adams:

„Der Weltraum“, heißt es, „ist groß. Wirklich groß. Sie werden einfach nicht glauben, wie gewaltig, riesig, irrsinnig groß er ist. Ich meine, Sie denken vielleicht, dass es ein langer Weg bis zur Apotheke ist, aber das ist nur so Peanuts to space, hör zu..."

Es gibt nicht viele dichte Bereiche von Himmelskörpern. Denken Sie daran, das nächstgelegene Sternensystem ist das Alpha Centauri-System - und das ist 4 Lichtjahre entfernt! Ich würde mir vorstellen, dass Kollisionen äußerst unwahrscheinlich sind, obwohl es in der Nähe des galaktischen Zentrums mehr Aktivität geben könnte. Es wird jedoch wahrscheinlich ein wenig mit dem interstellaren Medium interagieren , wenn auch nicht in ernsthaftem Maße.

Was, wenn dieses Ding in den intergalaktischen Raum fliegt? Nun, es wird wahrscheinlich in das intergalaktische Medium laufen , von dem ein Teil aus einem Plasma besteht, möglicherweise aus Wasserstoff. Der Planet könnte sich ein wenig erwärmen, was ich für Ihr Szenario gut finde. Es würde wahrscheinlich auch einige interessante atmosphärische Wechselwirkungen geben; Die Reibung zwischen der Atmosphäre und dem intergalaktischen Medium könnte die obersten Schichten der Atmosphäre extrem aufheizen.

Wird ein solcher Planet aufgrund des kosmischen Mediums nicht schnell langsamer werden?

Möglicherweise - und wahrscheinlich ein bisschen. Es wird sicherlich Wechselwirkungen mit entweder dem ISM oder dem IGM geben, was es ein wenig verlangsamen könnte. Wenn der Planet Regionen mit höherer Dichte im Weltraum durchquert (Nebel, Gaswolken usw.), wird dies zu einem größeren Problem. Was uns zu unserem letzten Abschnitt bringt.

Was passiert, wenn ein solcher Planet auf eine intergalaktische Gaswolke trifft oder in eine Galaxie eintritt?

Kühl. Ich bin mir nicht sicher, was hier passieren würde, weil ich nicht weiß, ob diese in nicht vernachlässigbarer Anzahl existieren. Ich kann eine interstellare Wolke analysieren , wenn Sie wollen.

Interstellare Wolken sind Regionen des Weltraums, die mit viel Gas und Staub gefüllt sind. Sie enthalten etwas dichtes ISM sowie viel Wasserstoff . Einige, wie riesige Molekülwolken , sind die Geburtsstätten von Sternen. Sie haben verdammt viel Wasserstoff in seiner molekularen Form (H ₂ , glaube ich, obwohl ich nicht sicher bin). Wie dicht sind diese Wolken? Einige sind sehr dicht. Aus Wikipedia,

Während die durchschnittliche Dichte in Sonnennähe bei einem Teilchen pro Kubikzentimeter liegt, ist die durchschnittliche Dichte eines GMC hundert- bis tausendmal so groß.

Wow. Das ist ziemlich dicht. Könnte das unserem Hochgeschwindigkeitsplaneten Probleme bereiten? Vielleicht. Aber es könnte auch einige Vorteile geben. Schließlich werden Sterne in der Nähe geboren. Und Gravitationseinfang ist immer eine Möglichkeit. . .

Math zeigt an , dass der Planet sich relativ zu einem stationären Beobachter mit mindestens 120 km/s bewegen müsste (als Referenz, das ist etwa 15-mal schneller als die Erde sich um die Sonne bewegt) bis zu einem Maximum von etwa 210 km/s (26 mal). Dh etwa 0,04 % bis 0,07 % der Lichtgeschwindigkeit.

Die Chancen stehen gut, dass ein solcher Planet (astronomisch gesehen) nicht lange genug "stabil" wäre, um Leben zu unterstützen. Aber...

• Ja, es besteht die Gefahr von Einschlägen kleiner Körper.
• Entfernte Objekte würden ebenfalls blau verschoben, also ist es am besten, diesen Planeten in eine Leere (dunkle Region) des Universums fliegen zu lassen, so dass alle sichtbaren Sterne / Galaxien dahinter liegen (und somit rotverschoben sind, wahrscheinlich nach unten in den Infrarotbereich und darüber hinaus). Dies würde auch die Wahrscheinlichkeit minimieren, dass es mit etwas Großem zusammenstößt.
• Nicht wirklich, nein. Ich bin mir sicher, dass es einige Reibungsberechnungen für Photonen gibt, aber ehrlich gesagt wird es minimal sein.
• Was geschieht? Sehr große Explosionen und Tod. Du wirfst einen planetengroßen Körper mit unglaublicher Geschwindigkeit auf einen anderen planetengroßen Körper. Die in die Atmosphäre eindringenden Gaspartikel würden wahrscheinlich den Himmel mit tödlicher Strahlung erhellen, denken Sie an die Aurora Borealis, außer bei noch höherer Energie.

Meine Vermutung ist, dass es unrealistisch ist und niemals passieren könnte, aber es ist wesentlich plausibler als interstellare Raumfahrt (FTL-Reisen) und niemand hat damit ein Problem . Rationale Erklärung: Der Planet wurde aus einem engen Pass mit einem Schwarzen Loch geschleudert und in die tiefen Leeren des Weltraums geschleudert, von seinem Mutterstern befreit (Sterne umkreisen Schwarze Löcher mit diesen Geschwindigkeiten, sodass eine hyperbolische Flugbahn von einem abgeschleudert werden könnte kleiner Körper schnell genug).