Teríamos mais de 8 minutos de luz se o sol "saísse"?


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A teoria comum é que, se o Sol "desligar", veríamos a luz por mais oito minutos (o tempo que leva os fótons para alcançar a Terra).

No entanto, recentemente, li que os fótons precisam de cerca de 100.000 anos para chegar à Terra, já que as reações estão acontecendo no núcleo do Sol, e os raios gama não podem deixar o Sol sem interagir com outras partículas, ao contrário dos neutrinos, por exemplo.

Essa teoria está correta? Se o núcleo do Sol "se desligasse", ainda receberíamos fótons (luz) por mais 100.000 anos, com apenas os neutrinos desaparecendo imediatamente?


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Seria melhor perguntar apenas se (e por que) a luz levaria tanto tempo para alcançar a superfície do Sol a partir do núcleo. Ao perguntar usando a abordagem "e se algo impossível aconteceu", você tende a colocar as pessoas em sites científicos como esse.
StephenG 28/09

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Por outro lado, as pessoas com espírito científico tendem a gostar de aprender a verdade sobre algo (e muitas vezes até educar os outros).
Ryan

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"os fótons precisam de cerca de 100 000 anos para alcançar a Terra" . Isso é um pouco enganador. Sim, leva muito tempo para a energia viajar do núcleo solar para a fotosfera, mas nenhum fóton individual passa 100.000 anos viajando pelo Sol. Veja astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685
PM 2Ring

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Também na "teoria" o comportamento esperado é que o Sol instantaneamente não exista mais, então presumivelmente os fótons dentro dele que estavam tentando escapar também não existem mais. Se for esse o caso, simplesmente escureceria, 8 minutos depois na Terra. (ignorando o fato de os fótons não existirem exatamente quando estão "presos")
djsmiley2k - COW

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Defina "saiu" e "desligue". Se o sol em si estivesse apagado, sim, teríamos 8 minutos de luz restante. Se o núcleo do Sol "simplesmente" se desligar, levaria muito tempo para que ele se propagasse até a superfície.
MonkeyZeus 30/09

Respostas:


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Se a fusão nuclear parasse subitamente no centro do Sol, a única assinatura clara que teríamos disso seria a falta de neutrinos detectáveis ​​recebidos na Terra, começando cerca de 8 minutos após o término das reações. O Sol, no entanto, continuaria a brilhar por dezenas de milhões de anos, aproximadamente na sua luminosidade atual.

A fonte de energia não é fótons "armazenados". O próprio Sol simplesmente retomaria a lenta contração gravitacional que foi interrompida cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, quando as taxas de reação nuclear no centro foram capazes de aumentar o suficiente para suprir as perdas radiativas da superfície do Sol.

A escala de tempo característica da contração é de cerca de

τKH=GM2RL,
que é de 30 milhões de anos. isto é, o Sol possui energia potencial gravitacional suficiente para suprir sua luminosidade atual por dezenas de milhões de anos.

Enquanto isso está acontecendo, o Sol manteria aproximadamente sua luminosidade atual, mas diminuiria o raio, o que significa que a temperatura da superfície aumentaria.

Uma vez que o Sol se contraiu até algumas vezes o tamanho de Júpiter (cerca de 30% do raio atual), a contração começaria a diminuir, porque os elétrons no núcleo se degeneram e a pressão aumenta com a densidade mais do que o esperado para um gás perfeito. A contração lenta diminui a taxa de liberação potencial de energia e, portanto, a luminosidade solar. A contração continua em ritmo lento até que o Sol se torne uma "anã branca de hidrogênio" quente algumas vezes o tamanho da Terra, que depois esfria até uma cinza brilhante, sem mais contrações, por bilhões de anos (veja O que o Sol como se as reações nucleares não pudessem prosseguir via tunelamento quântico ( para mais alguns detalhes).

τtherm3kBTMmHL,
TT=107τtherm=

Por outro lado, se o seu cenário é apenas que a luz do Sol deixa de ser emitida, é claro que escurece na Terra cerca de 8 minutos depois.


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Mesmo que você também consiga parar a contração gravitacional, o Sol está bem quente - ~ 5800K na "superfície" até! 15 milhões de K no centro. Levaria um tempo considerável para esfriar.
jamesqf 29/09

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@ nick012000 sua pergunta está mal definida e os prazos são aproximados. Eu não disse que o Sol levaria 40 milhões de anos para parar de brilhar. Eu disse que levaria 40 milhões de anos para irradiar sua energia térmica atual em sua luminosidade atual. Se o Sol esfriasse a um raio constante, essa escala de tempo aumentaria, porque a luminosidade diminuiria consideravelmente. O Sol brilharia em certo sentido por bilhões de anos. Podemos usar anãs brancas como modelo aqui. As anãs brancas mais antigas ainda são mais quentes que 3000K.
Rob Jeffries

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Esta é uma leitura fascinante!
Hanky ​​Panky 29/09

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@stripybadger É como ter um tanque muito grande de água quente e, portanto, não ter que se preocupar com o suprimento de combustível para aquecimento.
Rob Jeffries

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@ PeterA.Schneider não pode ocorrer um "colapso" porque a energia térmica não pode ser ignorada, deve ser irradiada para longe da superfície. O "colapso do núcleo", que inicia uma supernova, só pode acontecer porque (I) há uma enorme quantidade de energia térmica (desintegração dos núcleos de ferro e neutronização) e (II) a maior parte da energia pode escapar por emissão de neutrinos. Nenhuma delas é importante ao sol.
Rob Jeffries

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A "teoria comum" que você está lendo não é sobre os processos que produzem luz nas estrelas, é apenas uma demonstração da velocidade da luz no espaço. Quando se fala em "desligar" o Sol, não se trata de parar os processos de fusão nuclear, significa que o Sol como um todo para de brilhar. Não sou físico, mas acho que não há nada que possa causar isso de repente, para que possamos medir a diferença de tempo de 8 minutos para os últimos fótons atingirem a Terra.

É apenas um experimento mental, usando uma descrição simplificada de um evento impossível, para enfatizar algum outro processo. Nesse modelo, o Sol emite luz ou não, e estamos medindo o tempo desde que ele mudou esse estado; não estamos preocupados com o que os fótons fazem antes de serem emitidos pelo Sol (mais do que medir o tempo que a luz viaja de uma lâmpada se preocupa com a forma como a eletricidade que alimentou a lâmpada foi produzida - poderíamos medir que toda a de volta aos dinossauros morrendo e eventualmente se transformando em combustíveis fósseis usados ​​na usina, ou ainda mais na energia solar que alimentava a vida na Terra).

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