Donutvormige planeet

[MacHans]

Hey,

Ik had laatst een apart gesprek met een vriend, het kwam erop neer of het mogelijk is dat er op de een of andere manier een donutvormige planeet ontstaat.

Nu ben ik zelf niet erg bekend met de natuurkunde achter de vorming van sterren en planeten, maar ik heb geprobeerd de problemen op de rij te zetten. Ik ben trouwens niet uit op een discussie over de waarschijnlijkheid dat zo'n planeet ontstaat, maar puur geïnterreseerd in de mogelijkheid.

Ik ga even stap voor stap de stappen door die moeten plaatsvinden om een donutvormige planeet te vormen;

Om te beginnen moet de planeet om de een of andere reden torusvormig (klinkt wat slimmer dan donutvormig) worden. Het lijkt mij dat dit moet gebeuren tijdens de fase waarin hij nog vloeibaar is. Misschien kan dit doordat er een ander hemellichaam door de kern vliegt (een grote harde meteoriet oid), of doordat de vloeibare planeet te snel draaid waardoor er een gat ontstaat in het midden.

Donut 914 keer bekeken

Nu moet de planeet tijdens het stollen ook torusvormig blijven, dit lijkt mij het lastigst. Ik weet niet of het mogelijk is dat een (gedeeltelijk) vloeibare planeet om een as draaid die zich niet in de planeet zelf bevind, zoals hierboven afgebeeld is (de blauwe stip is het punt waar de planeet omeheen draait). Stel dat de planeet met een bepaalde snelheid om die as draait, waardoor de middelpuntvliedende kracht exact gelijk is aan de zwaartekracht die de planeet richting het 'gat' trekt.

Dan heb je natuurlijk wel het probleem dat hij nog steeds niet helemaal in balans is, omdat de middelpuntvliedende kracht aan de buitenkant groter is dan aan de binnenkant, maar de zwaartekracht juist kleiner. Hierdoor zou hij uit elkaar worden getrokken. En als de middelpuntvliedende kracht aan de buitenkant juist in balans is met de zwaartekracht, draait de binnenkant niet snel genoeg waardoor hij juist in elkaar stort.

Maar stel dat er ook nog eens een maan omheen draait, tegen de richting waarin de planeet draait in. Dan zou die maan mits hij precies snel genoeg draait, en de afstand precies goed is, de buitenkant een beetje kunnen afremmen (de planeet is immers vloeibaar). Of misschien een maan in het midden van de torus, die de binnenkant extra vaart geeft waardoor de middelpuntvliedende kracht daar ook in balans is met de zwaartekracht.

Je zult nu wel denken, stel stel stel.... Ik weet dat het op zijn minst extreem onwaarschijnlijk is dat zo'n soort hemellichaam ontstaat. Maar er vanuitgaande dat ALLE omstandigheden 100% perfect zijn, wil ik graag weten of het écht onmogelijk is. Of gewoon héééél onwaarschijnlijk.

Bedankt.

*edit: misschien moet dit in WSF Café geplaatst worden

[Benm]

Stel dat de planeet met een bepaalde snelheid om die as draait, waardoor de middelpuntvliedende kracht exact gelijk is aan de zwaartekracht die de planeet richting het 'gat' trekt.

Zit je dan niet alsnog met de oppervlaktespanning van deze vloeibare massa die er toch liever een bol van zal maken?

[eendavid]

Bedenk dat zelfs in de maan wrijvingskrachten hun werk doen. Met andere woorden, bedenk dat men op geen enkel ogenblik wrijvingskrachten kan verwaarlozen. Zodra je daarmee rekening houdt volgt snel dat de configuratie niet stabiel is. Dat gasreuzen ringen hebben is geen probleem voor dit argument: het gaat duidelijk over andere grootte-orden, de ringen zijn een beetje instabiel terwijl een donutplaneet zeer onstabiel is.

[Benm]

Hoe onstabiel een donutvormige planeet is als deze eenmaal helemaal vast is, lijkt me nog een ander punt van discussie. Thermodynamisch gezien is het natuurlijk geen evenwicht, maar kinetisch is het een ander verhaal.

[MacHans]

Precies, als hij eenmaal gestold is zou hij misschien (mits hij niet te groot is) stabiel kunnen blijven. Maar als ik de reacties zo lees lijkt met me simpelweg onmogelijk dat er zoiets kan ontstaan. Tenminste, op de manier die ik omschreef, wieweet is er alsnog een situatie mogelijk waarin er zo'n soort object kan ontstaan, maar ik heb geen idee hoe.

Alleen wat bedoel je precies met thermodynamisch evenwicht? Bij een gestolde planeet heb je toch alleen krachten zoals zwaartekracht, en middelpuntvliedende kracht? Of zie ik iets over het hoofd?

[eendavid]

Misschien is door een slechte inleiding het argument uit mijn reactie wat vertroebeld. Wat ik zeg is dat deze configuratie niet kan ontstaan, omdat op elk punt in haar ontstaansgeschiedenis de toestand zich verwijdert van de configuratie. Hiermee bedoel ik dat 1 enkel proces er niet voor kan zorgen dat zoiets ontstaat, maar dat er een constant mechanisme moet zijn om het systeem in deze configuratie te houden. Zo'n mechanisme kennen we niet, dus neen, de vorming van dit systeem kan niet.

Om het toch zo duidelijk mogelijk te proberen stellen: men kan zich vragen of het mogelijk is dat een schijfvormige planeet zich vormt. Men kan dan dezelfde mogelijkheden als deze uit de openingspost beginnen opsommen om de vorming hiervan te suggereren. Maar deze redenering gaat voorbij aan het belangrijkste aspect van de vorming van planeten: ooit was alle materie namelijk een roterende schrijf, en deze is met goede reden ingestort. Om dezelfde reden zal de schijf instorten, om dezelfde reden zal de donut instorten (omdat hij op geen enkel ogenblik als een star lichaam kan worden bekeken, hebben ook hier de wrijvingskrachten een niet te verwaarlozen impact).

[spitfire]

Ik denk dat deze vorm alleen mogelijk is bij zeer kleine lichamen, zoals asteroìden. Hoe zich dat dan zou moeten vormen laat ik even buiten beschouwing. Wat van invloed is hier, is de massa van het lichaam en het materiaal waar het uit bestaat. Vanaf welk formaat krijgt een lichaam een zichzelf herstellende ronde vorm? Was dat niet ergens bij een doorsnede van 48 km..? En hoe moeten we dat dan zien, boven de minimale 48 km gaat het gesteente zich door de zwaartekracht plastisch gedragen? Of moeten we dat meer zien als breken alsof je een porceleinen schaal tot een bal knijpt..? Dan komt om de hoek het volgende: de rotatiesnelheid. We weten dat de aarde iets afgeplat is door haar rotatie, als die rotatie nou eens verschrikkelijk hard gaat..? Is het dan niet logisch dat het lichaam steeds ovaler wordt, en zelfs uit elkaar getrokken wordt?

[Jan van de Velde]

Dan komt om de hoek het volgende: de rotatiesnelheid. We weten dat de aarde iets afgeplat is door haar rotatie, als die rotatie nou eens verschrikkelijk hard gaat..? Is het dan niet logisch dat het lichaam steeds ovaler wordt, en zelfs uit elkaar getrokken wordt?

Ja, heel logisch zelfs. De (losse) brokken zullen je rond de oren vliegen.

[spitfire]

Ja, heel logisch zelfs. De (losse) brokken zullen je rond de oren vliegen.

Ik was niet van plan om er naast te gaan zweven en dat risico lopen...!

Als dit inderdaad zo is, dan zullen er dus lichamen moeten zijn die ernstig afgeplat zijn...? Er zijn planeten die een redelijk rap rondje maken, waarom zien we daar niks van? Is er een vuistregel te bedenken voor dit idee... iets als massa x rotatiesnelheid x materie (massa staat hier natuurlijk voor de zwaartekracht) Ik stel me voor dat een gasplaneet een afplattend effect niet zal hebben maar daarintegen een planeet met een vloeistof als oppervlak zou dit juist erg sterk moeten hebben.