木星が恒星化したら・・・

質問

よく、木星は太陽になり損ねた星だ（おそらく、恒星という意味の太陽）と言われていますね。もう少し、質量が大きければ恒星になりえたとのこと。
　実際に、資源としての「木星太陽化計画」も提案された事があり、それをネタの一部としたＳＦが「さよならジュピター」で、実際に木星を恒星にしてしまう（するのは、謎の宇宙存在ですが）のが「２０１０」でした。

　さて、実際、現在の木星を恒星化したら、地球上から見て、どれくらいの明るさになるものでしょうか？
　満月より明るく、地上を照らすほどになるのでしょうか？
昼間側に来た時、太陽以外に見える星となるものなのでしょうか？
　空想でなく、化学的な回答を、お願いします。

回答No.2

starflora · ベストアンサー

まず、どういう方法で、木星に核融合を起こさせ燃やし始めるのか、また反応をどう維持するのか、その技術の展望がないと、科学的にも何も、何も言えないとも言えます。少なくとも、どういう形に維持されるのかです。安定状態での放射エネルギーとか、木星の表面温度などはどうなるのかです。

　　表面温度が太陽と同じにあるというのは難しいようにも思うのですが、とまれ、表面の輝きについてＫという係数で考えて置きます。Ｋ＝１の場合、太陽と同じに輝くので、Ｋ＝０．１だと、赤い色のＫ型の主系列星の輝きで、相当に明るい星の場合です。

　　木星の位置は、太陽から約５．２天文単位です。これが４になるのは、木星と地球が最接近した場合で、もっとも遠くなるのは、丁度太陽の向こう側になった時で、この時、あいだの距離は、６．２天文単位です。大体、平均５天文単位ぐらいと考えます。

　　次に考えなければならないのは、木星の直径が、現在のままに維持されるかどうかです。太陽の密度比重は１．４で、木星の比重は１．３でほとんど同じです（水より少し重いぐらいです）。しかし、太陽は、木星のおよそ１０００倍の質量を持っています。太陽の場合、巨大な重力と、恒星内部のガスの膨張圧力が釣り合って、現在の直径が維持されていると考えられます。このバランスが崩れると、太陽は何万倍以上の直径に膨張し、赤色巨星となります。

　　木星の場合、重力で、惑星のバランスが成立しています。内部物質の圧縮に対する抵抗と重力の釣り合いで、現在の大きさになっているのです。もし木星の中心部で原子核融合反応を起こさせ、木星全体を、その表面温度が太陽と同じになるぐらいに加熱すれば、膨張圧力と重力のバランスの問題になります。重力は変化しませんが、そのような高熱になると、ガスや物質の熱膨張圧力は膨大なものになります。これと、重力がバランスを取るというのは、幾らぐらいの直径に木星がなった時かという問題があります。

　　そのままの大きさで、核融合反応が起こり、それが維持されるというのは無理なはずです。どういう方法か、表面温度が、相当に高温になり、内部で核融合が起これば、木星は膨張します。とりあえず２倍に膨張するとします。すると密度は１／８になりますが、これでも、融合反応は維持されるのだとします。

　　以上の前提で、木星が、５天文体の距離から見て、太陽に較べ、どれぐらいの明るさになるかを概算します。木星の直径は、約７．１万ｋｍで、太陽のそれは、約７０万ｋｍですから、十倍太陽の方が大きいですが、木星膨張２倍とすると、木星の５倍が太陽の直径になります。球体だと仮定すると、表面積は木星の２５倍が太陽です。しかし、距離が５倍平均あるので、２５分の一、太陽よりも暗くなります。つまり、６２５の１、光度が落ちます。Ｋを考慮すると、これをＫで割るのが妥当です。（６２５／Ｋ）分の１に輝きはなります。

　　ここで太陽と月の実視光度を考えます。太陽は実視光度、約－２６．７等です。月は満ち欠けしますが、満月の時、約－１３等になります。満月は珍しいですから、－１２等ぐらいだと考えて、太陽光度との差を見ると、１４．７等です。満月の時は、１３．７等になります。１４等だと考えると、天体の光度等級は、５等で、１００倍の明るさの違いになっています。１４等の差とは、１００^3／２．５＝４０万です。つまり、月は太陽の４０万分の１の明るさしかないのです。これを、Ｋ＝１の場合の６２５と較べると、６４０倍の明るさになります。

　　また、Ｋ＝１として、６２５分の１の明るさを等級で示すと、約７等級です。太陽の等級－２６．７等から、この等級を落とすと、プラスすることになり、－１９．７等になります。月よりも７等級ほど明るく、それは、６４０倍の明るさとも一致します。

　　Ｋ＝１として、満月の４６０倍の明るさとなり、５天文単位の距離を隔てても、夜、満月があっても、もっとも明るく煌々と輝き、真昼ほどではなくても、暗くなりかけた夕暮れぐらいに地上は明るくなるでしょう。空もまた、昼間の青空ほではありませんが、かすかな青い光に一面満たされるでしょう。この木星が造るかすかな青空で、他の星の光は大部分消される可能性もあります。昼間に星が消されているようにです。

　　木星が膨張しなかった場合、表面積で、１／４の光の強さを考えればよく、この場合でも、満月の１２０倍の明るさになります。ただし、Ｋの値次第で、相当違う値が出てきます。Ｋはかなり、極端に変化するのです。

　　（何か計算間違いしているかも）。

お礼

う～ん、なるほど。
　どうやら、どういう風に「燃やし続けるか」が一つのポイントみたいですね。
それにより、点火後の直径や明るさが全く違うとなれば、仮定が多すぎて、答えが定まらないようですね。
　可能性の一つとして、月よりも遥かに明るい星となる場合もあるが、それだけが答えと云う訳にはいかないのですね。

　ちょっと簡単に考えすぎていたようです。無理矢理に答えを強いた様で、なんだか申し訳ない感じです。
　しかし、それを判らせて戴いた事に感謝して、k-familyさんには申し訳ありませんが、高い方の評価をさせて戴きました。（どのみち、差を着けなければならないシステムなので、御容赦願う、ということでひとつ）

回答No.1

k-family

科学的に、と言うことですと恒星化しないと言うことになってしまいます。
木星が恒星化するためには今の１００倍ほどの質量が必要らしいです。なお、太陽は2E30Kg、木星は2E27Kgで１０００倍違います。

それはさておき、
木星と太陽間は約５天文単位ですから、単純に考えて地球との距離が４天文単位、つまり太陽との距離の４倍。
現在の木星の半径はおよそ太陽の１０分の１ですから表面積は太陽の１００分の１、
太陽と同じように輝いたとして、１００分の１のさらに１６分の１（４の自乗）の明るさ（エネルギー）だと思います（1600分の1）。
月は太陽の８００分の１の明るさ（うろ覚えで自信なし）なので月よりは暗く星より明るいのではないでしょうか。
直感では月より遙かに暗いが全天で最も明るい星、と言うような気がしましたのでちょっと意外です。表面積が１００分の１ですが球なので、この計算がちょっと違う様な気がします。

最後は空想になってしまいましたが、何方からも科学的な回答が無いようでしたので、私なりに計算してみました。

お礼

やはり、あれほどの遠方だと、大して明るく見えないのですね。
薄々、そうではないかと思っていましたが、距離と明るさの関係について、まったく疎いので、質問してみました。
　ありがとうございました。

　ちなみに、太陽化については、自然にならないのは、勿論承知しています。
ですが、「太陽化案」は、きちんとしたものですし、現在の技術では不可能でも、乗り越えられる可能性の高い範囲での提案だったと聞いていますので、その辺は「空」想という訳ではないでしょう。
　そこのところは問題をクリアし、木星に「火を点ける」事が出来た、という前提での質問と捉えていただきたいと思います。