.
Care este cel mai mare obiect solid din univers?
Întrebarea este vagă. La prima vedere, majoritatea oamenilor ar sări imediat la concluzia că o stea supergigantă roșie umflată sau o gaură neagră supermasivă extragalactică deține titlul de cel mai mare lucru fizic existent în limitele universului nostru. Cu toate acestea, există ceva fundamental greșit în această concluzie; aceste obiecte nu sunt solide.
După cum majoritatea oamenilor știu, materia se prezintă în patru stări de bază (pe care le cunoaștem și pe care le folosim pentru a le studia). Aceste stări sunt: gaz, lichid, solid și plasmă. Ceea ce majoritatea oamenilor nu știu este că mai mult de 99% din materia din universul vizibil este alcătuită din această a patra stare, plasma. Practic, tot ceea ce putem vedea cu ochiul liber pe cerul nostru de noapte, cum ar fi stelele și galaxiile, sunt o formă de plasmă. Deoarece există o diferență clară între plasmă și celelalte trei stări ale materiei, lucrurile alcătuite din plasmă nu sunt cu adevărat solide. Astfel, aceste obiecte nu pot fi incluse într-un calcul al celui mai mare obiect solid din univers.
Atunci, această ipoteză restrânge practic căutarea noastră la cea mai mare planetă din univers? Nu chiar. Să luăm de exemplu Jupiter, un gigant gazos. Aproape toată masa sa este sub formă de hidrogen gazos (sau metalic), care se învârte în jurul unui mic nucleu într-un strat gros de atmosferă. Saturn, Uranus și Neptun prezintă, de asemenea, structuri similare. Se pare că giganții gazoși pot fi, de asemenea, radiați de pe lista proverbială a celor mai mari obiecte solide din univers.
A doua eroare elementară a întrebării puse este că nu se definește ce înseamnă „mare”. Ceva poate fi mai mare decât altceva dacă cedează mai multă masă, o rază mai mare, o densitate mai mare sau orice alt număr de alți factori cerești cu adevărat. Deoarece oamenii se gândesc de obicei la „mare” ca la ceva care este fizic mai mare decât altceva prin evaluare vizuală, acest studiu se va concentra pe volumul fizic al unui obiect, care depinde de obicei de raza sa.
Ok, deci suntem gata să dăm drumul la cărți! Nu chiar. Pentru că întrebarea mai are o formalitate de care trebuie să se țină cont. Enunțul problemei indică faptul că încercăm să găsim cel mai mare obiect solid din univers. Cum putem face acest lucru când vedem doar o mică parte din universul observabil, chiar și cu cele mai puternice telescoape ale noastre? Trebuie să ne restrângem întrebarea doar la ceea ce putem observa. Așadar, adevărata întrebare este:
Care este cel mai mare obiect solid, ca volum, pe care l-am descoperit până acum în universul observabil? Să începem.
În primul rând, să începem la scară mică, analizând sistemul nostru solar. La prima vedere, s-ar părea că Pământul este deținătorul panglicii albastre, fiind cea mai mare planetă stâncoasă care orbitează în jurul Soarelui. Cu toate acestea, la o examinare mai atentă, ne-am da seama că Pământul în sine nu este complet solid. Comprimat de un strat de rocă solidă cu o grosime de kilometri, nucleul exterior al Pământului este alcătuit din fier topit, lichidul care menține câmpul nostru magnetic protector în permanență activ. De asemenea, s-a emis ipoteza existenței unui nucleu lichid și pe Venus, a doua planetă stâncoasă ca mărime.
Următorul candidat gigant solid este Marte. Marte a dat cândva un nucleu lichid și o manta fierbinte, ceea ce a fost responsabil pentru toate caracteristicile sale vulcanice și tectonice. Cu toate acestea, în prezent, nucleul lui Marte s-a solidificat între timp, lipsindu-l complet de un câmp magnetic defensiv față de radiațiile solare. Deși se presupune că există încă buzunare de mantaua lichidă, structura lui Marte ar putea rămâne complet intactă dacă aceste buzunare ar dispărea.
Marte are o rază de 3390 de kilometri și este complet solidă. Pământul are o rază de 6371 kilometri și găzduiește încă un interior lichid. Așadar, cel mai mare obiect complet solid ca volum din univers trebuie să fie undeva între aceste două raze. Ei bine, nu chiar…
Chiar dacă exteriorul giganților gazoși este, așa cum sugerează și numele, gazos, giganții gazoși posedă în centrul lor nuclee solide relativ mari. Se crede că nucleul solid al lui Jupiter este alcătuit în totalitate din rocă, metal și gheață și ar putea avea o masă de până la 20 de ori mai mare decât cea a Pământului. Deși temperaturile extreme din miezul său (~36.000 K) ar părea să sugereze o structură de nucleu topit, presiunile imense exercitate de mii de kilometri de hidrogen și heliu comprimat mențin probabil nucleul complet solid. S-a teoretizat că nucleul lui Jupiter ar avea o rază de până la 0,1 ori mai mare decât raza lui Jupiter, adică aproximativ 7.000 km. Acest lucru îi conferă o densitate impresionantă de peste 80.000 kg/m³.
Am descoperit exoplanete mai mari decât Jupiter, care ar avea nuclee solide proporțional mai mari. Cu toate acestea, odată ce o planetă atinge o anumită masă (de aproximativ 13 ori mai mare decât cea a lui Jupiter), obiectul încetează să mai fie o planetă și devine o pitică brună. O pitică brună se caracterizează prin capacitatea sa de a realiza fuziune cu deuteriu, moment în care probabil că nu mai posedă un nucleu solid. Astfel, o planetă cu o masă de 13 mase de Jupiter ar avea (potențial) un nucleu solid cu o masă de 260 de mase pământene. Presupunând că o astfel de planetă ar avea un miez cu o densitate aproximativ egală cu cea a lui Jupiter, miezul acestei planete de masă superioară ar avea aproximativ 16.500 km, sau de 2,58 ori raza Pământului!
Deci, cel mai mare obiect natural fizic solid posibil în universul nostru, ca volum, este miezul solid al unei planete ipotetice de masă mare, aflată chiar pe punctul de a-și declara statutul de pitică brună. Mișto! Acum, iată o listă a unor structuri cu adevărat mari din universul nostru. Distracție plăcută!
10) Cel mai mare obiect solid nesferic: Haumea – 620 km rază.
9) Cea mai mare lună: Ganymede – 2634 km rază.
8) Cea mai mare planetă stâncoasă: Kepler 277c – 3,36 raze terestre (21.400 km).
7) Cea mai mare planetă gigantică gazoasă: HD 100546 b – 6 raze Jupiter (419.466 km).
6) Cel mai mare sistem de inele: J 1407 b – raza de 0,6 UA (90 milioane de km).
5) Cea mai mare stea: UY Scuti – 1708 raze solare (1,19 miliarde de km).
4) Cea mai mare gaură neagră: TON 618 – raza de 1300 UA (195,0 miliarde de km).
3) Cea mai mare nebuloasă (în mare parte intactă): LAB-1 – diametrul de 300.000 de ani lumină.
2) Cea mai mare galaxie: IC 1101 – diametru de 3,92 milioane de ani-lumină.
1) Cea mai mare structură: Marele Zid Hercules-Corona Borealis – diametru de 10 miliarde de ani lumină.
.