¿Tendríamos más de 8 minutos de luz si el sol "se fuera"?


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La teoría común es que si el Sol se "apaga", veríamos la luz durante ocho minutos más (el tiempo que tardan los fotones en llegar a la Tierra).

Sin embargo, recientemente he leído que los fotones necesitan alrededor de 100 000 años para llegar a la Tierra, ya que las reacciones están ocurriendo en el núcleo del Sol, y los rayos gamma no pueden salir del Sol sin interactuar con otras partículas, a diferencia de los neutrinos, por ejemplo.

¿Es correcta esa teoría? Si el núcleo del Sol se "apagara", ¿recibiríamos fotones (luz) durante otros 100 000 años, y solo los neutrinos desaparecerían de inmediato?


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Sería mejor preguntar simplemente si (y por qué) la luz se supone que tardan tanto en llegar a la superficie del Sol desde el núcleo. Preguntar usando el enfoque "qué pasaría si algo imposible sucediera" tiende a desanimar a las personas en sitios basados ​​en la ciencia como este.
StephenG

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Por otro lado, a las personas con mentalidad científica les gusta aprender la verdad sobre algo (y, a menudo, incluso educar a otros).
Ryan

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"Los fotones necesitan alrededor de 100 000 años para llegar a la Tierra" . Eso es un poco engañoso. Sí, la energía tarda mucho en viajar del núcleo solar a la fotosfera, pero ningún fotón individual pasa 100.000 años viajando a través del Sol. Ver astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685
PM 2Ring

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Además, en la 'teoría', el comportamiento esperado es que el Sol ya no existe instantáneamente, por lo que presumiblemente los fotones dentro de él que intentaban escapar también ya no existen. Si este es el caso, entonces simplemente se oscurecería, 8 minutos más tarde en la tierra. (ignorando el hecho de que los fotones no existen exactamente cuando están 'atrapados')
djsmiley2k - CoW

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Defina "salió" y "apague". Si el sol mismo desapareciera, entonces sí, nos quedarían 8 minutos de luz. Si el núcleo del Sol "simplemente" se apaga, tardaría mucho en propagarse a la superficie.
MonkeyZeus

Respuestas:


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Si la fusión nuclear se detuviera repentinamente en el centro del Sol, entonces la única firma clara que tendríamos de esto es la falta de neutrinos detectables recibidos en la Tierra, comenzando aproximadamente 8 minutos después de que cesaron las reacciones. Sin embargo, el Sol continuaría brillando durante decenas de millones de años aproximadamente a su luminosidad actual.

La fuente de energía no es fotones "almacenados". El Sol mismo simplemente reanudaría la lenta contracción gravitacional que se detuvo hace unos 4.500 millones de años cuando las tasas de reacción nuclear en el centro pudieron aumentar lo suficiente como para abastecer las pérdidas radiativas de la superficie del Sol.

τKH=GM2RL,

Mientras esto sucede, el Sol mantendría aproximadamente su luminosidad actual, pero disminuiría su radio, lo que significa que la temperatura de su superficie aumentaría.

Una vez que el Sol se había contraído unas pocas veces el tamaño de Júpiter (aproximadamente el 30% de su radio actual), la contracción comenzaría a disminuir, porque los electrones en el núcleo se degeneran y la presión aumenta con la densidad más de lo esperado para Un gas perfecto. La contracción lenta disminuye la tasa de liberación de energía potencial y, por lo tanto, la luminosidad solar. La contracción continúa a un ritmo lento hasta que el Sol se convierte en una "enana blanca de hidrógeno" caliente unas pocas veces el tamaño de la Tierra, que luego se enfría a una ceniza brillante, sin contracción adicional, durante miles de millones de años (ver ¿Qué haría el Sol? sería como si las reacciones nucleares no pudieran proceder a través del túnel cuántico ( para algunos detalles más).

τtherm3kBTMmHL,
TT=107τtherm=

Por otro lado, si su escenario es que la luz del Sol deja de emitirse, entonces, por supuesto, se oscurece en la Tierra unos 8 minutos más tarde.


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Incluso si de alguna manera lograras detener la contracción gravitacional también, el Sol está bastante caliente: ~ 5800K en la "superficie" ¡hasta! 15 millones de K en el centro. Tardaría un tiempo considerable en enfriarse.
jamesqf

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@ nick012000 su pregunta está mal definida y los plazos son aproximados. No he dicho que el Sol tardaría 40 millones de años en dejar de brillar. Dije que tomaría 40 millones de años irradiar su energía térmica actual a su luminosidad actual. Si el Sol se enfriara a un radio constante, esa escala de tiempo aumentaría, porque la luminosidad disminuiría considerablemente. El Sol brillaría en algún sentido durante miles de millones de años. Podemos usar enanas blancas como modelo aquí. Las enanas blancas más antiguas aún están más calientes que 3000K.
Rob Jeffries

3
Esta es una lectura fascinante!
Hanky ​​Panky

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@stripybadger Es como tener un tanque muy grande de agua caliente y, por lo tanto, no tener que preocuparse por el suministro de combustible para calefacción.
Rob Jeffries

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@ PeterA.Schneider no se puede producir un "colapso" porque no se puede ignorar la energía térmica, se debe irradiar lejos de la superficie. El "colapso del núcleo", que inicia una supernova, solo puede ocurrir porque (I) hay un enorme sumidero de energía térmica (desintegración de los núcleos de hierro y neutrización) y (II) la mayoría de la energía puede escapar a través de la emisión de neutrinos. Ninguno de estos es importante en el sol.
Rob Jeffries

5

La "teoría común" que estás leyendo no se trata de los procesos que producen luz en las estrellas, solo pretende ser una demostración de la velocidad de la luz a través del espacio. Cuando se habla de que el Sol "se está cerrando", no se trata de que los procesos de fusión nuclear se detengan, significa que todo el Sol deja de brillar. No soy un físico, pero no creo que haya nada que pueda causar que esto ocurra de repente, de modo que podamos medir la diferencia de tiempo de 8 minutos para que los últimos fotones lleguen a la Tierra.

Es solo un experimento mental, usando una descripción simplificada de un evento imposible, para hacer un punto sobre algún otro proceso. En este modelo, el Sol emite luz o no lo hace, y estamos midiendo el tiempo desde que cambió ese estado; no nos preocupa lo que hacen los fotones antes de que sean emitidos por el Sol (más que medir el tiempo que la luz viaja desde una bombilla se preocupa por cómo se produjo la electricidad que alimentaba la bombilla; podríamos medir que todo el regreso a la muerte de los dinosaurios y, finalmente, convirtiéndose en combustibles fósiles que se utilizaron en la central eléctrica, o incluso más allá de la energía solar que alimentaba la vida en la tierra).

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