Wie können Astronomen den Unterschied zwischen „hydrostatischem Gleichgewicht“ und „zufällig sphärisch“ feststellen?

Dies ist relevant für die Definition eines Zwergplaneten.

Ich gehe davon aus, dass die Antwort gut sein wird, wenn wir die Masse des Körpers erkennen und das Material erraten können. Ich finde das nicht sehr befriedigend, weil (1) unmöglich sein kann und (2) große Fehler haben wird.

Ich denke, Sie fragen: "Wenn wir die Form eines Objekts kennen, können wir feststellen, ob es sich im hydrostatischen Gleichgewicht befindet?" Wenn ja, könnte man sich fragen, ob Astronomen Basketbälle oder Kugellager als im hydrostatischen Gleichgewicht befindlich einstufen, da sie so kugelförmig sind.

Unterhalb eines Radius von etwa 100 km lautet die Antwort im Allgemeinen Nein. Bei einer gewissen Anzahl zufällig zusammengesetzter Objekte (wie z. B. Asteroiden) werden einige von ihnen nur zufällig die Form einer Kugel haben. Auch die Zusammensetzung spielt eine Rolle - ein Objekt dieser Größe aus Wasserstoffgas würde aus hydrostatischem Gleichgewicht eine Kugelform annehmen, ein Objekt aus Gestein jedoch möglicherweise nicht (wie Mathilde unten). Wir könnten bessere Vorhersagen treffen, wenn wir die Materialien und die Umgebung des Objekts genau kennen, aber dies ist, wie Sie bereits erwähnt haben, nicht immer möglich. Bei kleinen Objekten dominieren intermolekulare und atomare Kräfte die Schwerkraft.

Sobald Sie eine bestimmte Objektgröße erreicht haben, ist es viel einfacher, eine Vorhersage über das hydrostatische Gleichgewicht zu treffen. Dies ist immer noch sehr kontextabhängig, und es treten immer noch Komplikationen aufgrund der Materialzusammensetzung, der Temperatur usw. auf. Die atomaren Bindungskräfte haben jedoch eine feste Stärke, aber die Schwerkraft skaliert wie die Masse. Bei gewöhnlichen astrophysikalischen Materialien können wir sehr sicher sein, dass sich ein Körper wie Jupiter im hydrostatischen Gleichgewicht befindet.

Sie können Schätzungen in einer Größenordnung vornehmen, indem Sie annehmen, dass die atomare Wechselwirkungsenergie mindestens so groß sein muss wie die thermische Energie ( Hughes und Cole 1995 ). Wenn Sie Gleichung 5 dieses Artikels lesen, sehen Sie einen expliziten Ausdruck für einen Radius, der sphärische und nicht sphärische Objekte unterteilt. Bei einer bestimmten Masse wird die bindende Atomenergie durch das Gravitationspotential in den Schatten gestellt, und Sie erhalten immer ein kugelförmiges Objekt.

tl; dr - kleine Objekte nein, große Objekte ja, mittlere Objekte erfordern möglicherweise eine detaillierte Modellierung.

Damit ein Himmelskörper eine Kugel im hydrostatischen Gleichgewicht ist, muss er eine Flüssigkeit sein. Das hydrostatische Gleichgewicht ist für feste Körper nicht sinnvoll.

Erde und Mars stehen also nicht im hydrostatischen Gleichgewicht. Es ist aus gutem Grund kugelförmig, weil es ein massiver Körper ist, bei dem die eigene Schwerkraft ausreicht, um große Unregelmäßigkeiten zu vermeiden. Es wird jedoch nicht durch (flüssigen) Druck, sondern durch (feste) Inkomprimierbarkeit und Materialbeständigkeit unterstützt.

Auf der anderen Seite, Jupiter und die Sonne ist im hydrostatischen Gleichgewicht , da die Kraft , die sie tatsächlich kollabieren vermeidet , ist (Fluid) Druck.