Was ist das langfristige Schicksal der Gasriesen?

Wenn ich mich nicht irre, wird angenommen, dass der Grund für solch turbulentes Wetter auf den 4 äußeren Gasriesenplaneten darin besteht, dass der Innendruck so groß ist, dass er Wärme erzeugt, die Konvektion verursacht und extremes Wetter verursacht.

Werden diese Planeten für immer Wärme erzeugen oder werden sie irgendwann einfrieren?

Wie wird Jupiter in einer Billion Jahren aussehen?

gas-giants

— Scottie
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Bitte verwenden Sie keine Wörter wie "Billionen", da diese verwirrend sind. Es vermittelt nicht den gleichen Sinn in der en.wikipedia.org/wiki/Long_and_short_scales. Bitte verwenden Sie klare wissenschaftliche Wörter wie Gigayears.

— Envite

1 Billion Jahre = 1000 Gigayears.

— Rob Jeffries

Antworten:

Die Zeitskala, auf der sich Jupiter abkühlt, wird von der aktuellen Generation von Evolutionsmodellen ziemlich gut verstanden und vorhergesagt.

τ = η \frac{G M^{2}}{R L},

$\tau = \eta \frac{GM^2}{RL},$

M

$M$

R

$R$

L

$L$

η \sim 1

$\eta \sim 1$

10^{11}

$10^{11}$

Riesenplaneten wie Jupiter unterliegen jedoch nicht den perfekten Gasgesetzen. Das Gas im Zentrum des Jupiter ist dicht genug, dass Elektronen degenerieren. Entartete Elektronen füllen die verfügbaren Energieniveaus bis zur Fermi-Energie. Ihre daraus resultierenden Nicht-Null-Impulse der Elektronen üben einen temperaturunabhängigen Entartungsdruck aus . Infolgedessen verlangsamt sich die Kontraktionsrate und die Freisetzung der Energie des Gravitationspotentials verlangsamt sich; Der Planet kann sich abkühlen und ohne den gleichen Grad an Kontraktion im hydrostatischen Gleichgewicht bleiben.

$\eta$ $\eta \simeq 0.03$ $10^{10}$

— Rob Jeffries
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Soweit ich weiß, wurde die Wärme hauptsächlich bei der Erzeugung der Gasriesen erzeugt. Ein Teil davon war auf die Reibung zurückzuführen, die durch Innendruck verursacht wurde. Diese Wärme wird jedoch nicht mehr erzeugt, da sie nur erzeugt wurde, als Materie auf den Planeten fiel.

Vermutlich erzeugen sie Wärme aus radioaktiven Elementen im Kern (obwohl noch nie jemand heruntergefahren und überprüft wurde, ob es welche gibt: P) und erhalten auch einen „Schub“ durch Solarwärme.

Mit der Zeit nimmt jedoch jede Wärmequelle ab. Die latente Wärme von Geburt an wird in Form von Strahlung in den Weltraum abgegeben, die radioaktiven Elemente zerfallen und der Stern, den sie umkreist, stirbt ab.

Ich denke also, dass Jupiter in einer Billion Jahren kein dramatisches Wetter mehr haben wird.

— Superdavo
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Ich hatte immer gelernt, dass die Hitze der Sonne keineswegs stark genug war, um das extreme Wetter auf diesen Gasriesen zu treiben, und dass es eine andere Wärmequelle geben muss. Die führende Theorie war, dass der extreme Druck im Kern genug Wärme erzeugte, um dies zu verursachen. Aber wenn ich verstehe, was Sie sagen, erzeugt es keine Wärme mehr, sondern nur noch übrig gebliebene Wärme aus der Entstehung des Planeten?

— Scottie

Ich denke nicht, da es sonst für immer Wärme erzeugen könnte, was es zu einer unendlichen Energiequelle machen würde. Die Restenergie in einem Gasriesen ist jedoch ziemlich extrem und sollte sehr lange anhalten. Es ist eine ähnliche Situation wie bei einem weißen Zwergstern, der sich schließlich zu einem toten schwarzen Zwerg abkühlt.

— Superdavo

L_{J} = 8.7 \times 10^{- 10}

$L_\text{J} = 8.7\times 10^{-10}$

τ_{KH} \sim \frac{G M^{2}}{R L_{J}} \sim 10^{11} y r .

$\tau_\text{KH}\sim\frac{GM^2}{RL_\text{J}}\sim 10^{11}\,\mathrm{yr}\text{.}$

@StanLiou Die Kelvin Helmholtz-Zeitskala kann nicht auf ein Objekt angewendet werden, das durch (partiellen) Entartungsdruck unterstützt wird. Jupiters Kontraktionsrate verlangsamt sich und es wird keine Energie mehr durch Kontraktion erzeugen und bei nahezu konstantem Radius abkühlen, unterstützt durch Entartungsdruck.

— Rob Jeffries

@RobJeffries Ja, deshalb habe ich gesagt, dass es ungewiss ist, inwieweit die gegenwärtigen Bedingungen auf Jupiters tatsächliche langfristige Zukunft hinweisen. Der Punkt ist jedoch, dass es unangemessen ist, die interne Wärmeerzeugung ohne eingehendere Analyse als einfach offensichtlich abzulehnen.

— Stan Liou

In "einer Billion" Jahren wird Jupiters Schicksal davon beeinflusst werden, wie gewalttätig unsere Sonne wird, wenn sie sich in 5000 Millionen Jahren (5Gy) in Red Giant verwandelt.

Da unsere Sonne so groß und brillant ist, wird sie den Jupiter viel stärker erhitzen als jetzt. Aber auch der Massenverlust führt dazu, dass Jupiter in Richtung einer größeren Umlaufbahn spiralförmig wird, während zusätzliche Masse erfasst wird.

In "einer Billion" Jahren wird Jupiter ein größerer, kälterer und dichterer (wie auch Rob Jeffries in seiner Antwort angedeutet hat) äußerlicher Planet um einen weißen Zwerg sein.

— Einladen
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Dies ist ein interessanter Punkt. Aber ich denke, nach einer Billion (1E12) Jahren wird das, was in den ersten 10 Milliarden passiert ist, weitgehend vergessen sein. dh die nachfolgende Entwicklung hängt sehr schwach von den Anfangsbedingungen ab. Es wird höchstens "die Uhr auf Null zurücksetzen", wenn die Sonne ein Riese wird.

— Rob Jeffries