• Começa Com Um Estrondo

É assim que você pode criar sua própria estrela da morte na vida real

Este esquema hologramático da Estrela da Morte mostra o funcionamento interno da estação de batalha imaginada, completa com os componentes eletrônicos do grande prato que detona a arma destruidora de planetas conhecida no Universo como superlaser. Mas para fazer uma Estrela da Morte da vida real, precisaremos de algo ainda melhor do que um laser. (GETTY)

Existe uma ciência real e direta por trás da destruição de um planeta do tamanho de Alderaan.

Em toda a ficção científica, talvez o momento mais icônico de destruição ocorra em 1977 Guerra nas Estrelas: Uma Nova Esperança , quando o malvado Império Galáctico libera uma super arma que destrói um planeta inteiro - Alderaan - que tem muitas semelhanças com a Terra. A espaçonave que desfere esse golpe esmagador, a Estrela da Morte, reaparece em Guerra das Estrelas filmes, e parece pronto para fazer uma aparição no próximo Ascensão Skywalker também.

Mesmo que seja finalmente destruído, reconstruído e destruído novamente, a ideia de reunir uma quantidade tão grande de poder destrutivo em um único tiro parece desafiar uma explicação científica razoável. No entanto, avanços experimentais tornaram o que antes era uma ideia exclusiva da ficção científica uma possibilidade da vida real para futuros supervilões em todos os lugares. Aqui está a ciência de como poderíamos realmente destruir um planeta semelhante a Alderaan.

Destruir um planeta inteiro é uma das tarefas mais intensivas em energia que um supervilão pode sonhar. Para explodir um planeta, a maior força que você precisa superar é a força gravitacional, pois cada átomo que compõe esse mundo é mantido unido através da força mútua da gravidade que une todas as massas.

Considere que Alderaan é semelhante em tamanho e composição à Terra, usando a massa e o tamanho da Terra como um proxy para Alderaan deve nos permitir calcular a quantidade de auto-energia gravitacional que une esse planeta. Com uma massa de ~6 × 10²⁴ kg e um raio médio de ~6.400 km, distribuídos em camadas por toda a Terra, teríamos que transmitir um total de pelo menos 2,2 × 10³² J (224 nonillion joules) de energia para explodir completamente um planeta semelhante a Alderaan. Menos, e a força da gravidade reunirá pelo menos a maior parte do planeta em pouco tempo.

Uma enorme quantidade de energia de ligação gravitacional mantém os planetas intactos, mas transmitir pelo menos essa quantidade de energia ao núcleo de um planeta faria com que ele explodisse e se tornasse gravitacionalmente desvinculado, destruindo-o de maneira semelhante a como a Estrela da Morte destruiu o planeta Alderaan em Guerra nas Estrelas. : Uma nova esperança. (DOMÍNIO PÚBLICO)

Além da enorme quantidade de energia total necessária para destruir um planeta, as escalas de tempo também são de grande importância. Esta única explosão da Estrela da Morte não apenas destrói o planeta Alderaan, mas o destrói em meros segundos. A ideia de como isso pode ocorrer é apresentada no filme ao cunhar uma nova palavra: um superlaser, mas que não pode fazer o trabalho da maneira que a ciência exige.

A maneira típica de aumentar a potência do laser é armazenando uma grande quantidade de energia em uma série de células ou capacitores, concentrando toda essa energia em um pulso que é liberado em prazos extremamente curtos. As técnicas que levaram às maiores conquistas humanas nessa frente foram agraciados com o Prêmio Nobel de Física de 2018 , e resultaram em petawatt (10¹⁵ W) lasers. No entanto, esses lasers teriam que ser quatrilhões de vezes mais poderosos para tornar a Estrela da Morte uma possibilidade física.

Muito mais coisas se tornam possíveis se seus pulsos de laser se tornarem compactos, mais energéticos e existirem em escalas de tempo mais curtas. A segunda metade do Prêmio Nobel de Física de 2018 foi concedida exatamente por essa inovação. (JOHAN JARNESTAD)

Se considerarmos outra possibilidade, como uma inspirada nos processos dentro do nosso Sol, de repente a Estrela da Morte não parece tão implausível. Nas profundezas do núcleo do Sol, um total de 3,8 × 10²⁶ joules de energia são liberados a cada segundo: um número muito mais próximo da energia necessária para destruir um mundo semelhante a Alderaan. Se pudéssemos de alguma forma aproveitar a energia equivalente ao que o Sol emite ao longo de uma semana e liberar tudo de uma só vez, poderíamos desvincular gravitacionalmente os átomos e moléculas que mantêm um planeta unido.

Isso também pode ser uma tarefa impraticável, mas se observarmos como o Sol obtém sua energia, podemos encontrar facilmente a chave para desbloquear uma arma literal do dia do juízo final como a Estrela da Morte.

A anatomia do Sol, incluindo o núcleo interno, que é o único local onde ocorre a fusão. Mesmo nas incríveis temperaturas de 15 milhões de K, o máximo alcançado no Sol, o Sol produz menos energia por unidade de volume do que um corpo humano típico. O volume do Sol, no entanto, é grande o suficiente para conter mais de 1⁰²⁸ humanos adultos, e é por isso que mesmo uma baixa taxa de produção de energia pode levar a uma produção total de energia tão astronômica. (NASA/JENNY MOTTAR)

O Sol deriva seu poder através do processo de fusão nuclear, transformando elementos leves em mais pesados ​​e liberando energia no processo. Os elementos mais pesados ​​que se formam são menores em massa do que a soma total das massas dos elementos mais leves que reagiram para produzir os mais pesados, e a diferença de massa é então convertida em energia via Einstein. E = mc² .

Ao fundir hidrogênio em hélio, que converte cerca de 0,7% da massa de cada átomo de hidrogênio em energia pura, podemos calcular um total de 4,3 milhões de toneladas métricas de matéria em energia a cada segundo. Se você pudesse acumular uma semana de toda a energia liberada no Sol por meio da conversão de matéria-energia e armazená-la, liberando tudo em uma explosão, você poderia usar essa energia para destruir um planeta tão grande quanto o nosso.

A versão mais direta e de menor energia da cadeia próton-próton, que produz hélio-4 a partir do combustível inicial de hidrogênio. Este é o processo nuclear que funde hidrogênio em hélio no Sol e em todas as estrelas como ele, e a reação líquida converte um total de 0,7% da massa dos reagentes iniciais (hidrogênio) em energia pura, enquanto os 99,3% restantes do massa é encontrada em produtos como o hélio-4. (WIKIMEDIA COMMONS USUÁRIO SARANG)

No entanto, você não quer liberar a energia na própria Estrela da Morte, que é o que você teria que fazer se quisesse criar um pulso de laser. Se você fizesse isso, a liberação de energia causaria um tremendo aquecimento e expansão a partir do ponto de origem do pulso de laser, que destruiria a própria Estrela da Morte antes de destruir o planeta que estava mirando. Você não precisaria de um X-Wing ou Millennium Falcon bem pilotado para destruir a Estrela da Morte; simplesmente ativar este dispositivo do juízo final faria a ação.

Em vez disso, você precisa que essa energia seja liberada não apenas no próprio planeta, mas no interior do planeta. Se você simplesmente depositasse essa energia na superfície do planeta, a explosão subsequente depositaria energia para o espaço, com apenas uma fração afetando o planeta. O objetivo não é apenas transmitir essa energia a um mundo como Alderaan, mas também transmiti-la ao núcleo central.

Essas ilustrações em corte da Terra e de Marte mostram algumas semelhanças convincentes entre nossos dois mundos. Ambos têm crostas, mantos e núcleos ricos em metais, mas o tamanho muito menor de Marte significa que ele contém menos calor em geral e o perde a uma taxa maior (por porcentagem) do que a Terra. Causar uma enorme liberação de energia na superfície de um planeta dificilmente destruirá o próprio planeta, mas se essa energia for liberada no núcleo, a aniquilação completa é possível. (NASA/JPL-CALTECH)

Embora possa parecer que um pulso de laser é o mecanismo de entrega óbvio para tal tiro – dado que a luz do laser já é uma forma de energia pura que interage de forma muito eficiente com a matéria – atingir a superfície de um planeta com um superlaser não conseguiria explodi-lo. Se o laser for poderoso o suficiente para atingir os átomos que encontrar e movê-los para fora do caminho, penetrando no solo abaixo dele, ele cortará diretamente o planeta.

Em vez de depositar a maior parte de sua energia no núcleo do planeta, ele cortaria o mundo inteiro, levando a um disparo de laser que voa principalmente pelo espaço vazio. O núcleo do planeta, apesar de começar extremamente denso e repleto de matéria, simplesmente teria seus átomos empurrados para fora do caminho dos fótons do laser. Um laser, por si só, não pode destruir um mundo semelhante à Terra.

Sempre que você colide uma partícula com sua antipartícula, ela pode se aniquilar em pura energia. Isso significa que se você colocar matéria e antimatéria suficientes na mesma região confinada do espaço, elas podem se aniquilar completamente, convertendo 100% de sua massa combinada em energia pura, via E = mc² de Einstein. (ANDREW DENISZCZYC, 2017)

No entanto, há outra opção que uma espécie tecnologicamente avançada poderia implementar: transformar parte da matéria do núcleo do planeta em energia pura, novamente aproveitando a energia de Einstein. E = mc² . Se pudéssemos transformar um total de 2,5 trilhões de toneladas de massa em energia pura, isso seria suficiente para desvincular gravitacionalmente e destruir um planeta inteiro, exatamente como Grand Moff Tarkin teria desejado.

Há uma maneira perfeita e 100% eficiente de transformar matéria em energia, e é colidindo-a com uma quantidade igual de antimatéria. Em vez de um laser, se você pudesse de alguma forma colocar 1,25 trilhão de toneladas de antimatéria no núcleo da Terra, ele se aniquilaria espontaneamente com 1,25 trilhão de toneladas de matéria, produzindo toda a energia que você precisa (via E = mc² ) no local que você precisa, destruindo o mundo em questão afinal.

Uma variedade de asteróides e núcleos de cometas são mostrados aqui, em escala e com seus tamanhos em suas dimensões conhecidas ilustradas. Um asteroide comparável a 2867 Steins ou 5535 Annefrank feito de antimatéria poderia de fato destruir a Terra se fosse depositado no núcleo do nosso planeta. (NASA / JPL / TED STRYK EXCETO: MATHILDE: NASA / JHUAPL / TED STRYK; STEINS: ESA / OSIRIS TEAM; EROS: NASA / JHUAPL; ITOKAWA: ISAS / JAXA / EMILY LAKDAWALLA; HALLEY: RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES / TED STRYK; TEMPEL 1: NASA / JPL / UMD; WILD 2: NASA / JPL. MONTAGEM DE EMILY LAKDAWALLA)

Você pode se preocupar que esta é uma quantidade extraordinária de massa e, de fato, é grande quando você leva em consideração as escalas terrestres. Mas se você olhar para os objetos em nosso Sistema Solar, isso é apenas o tamanho e a massa de um asteroide modesto, como 5535 Annefrank , ilustrado junto com alguns outros asteróides e cometas conhecidos acima.

Se houvesse alguma maneira de criar e conter essa quantidade de antimatéria a bordo de um dispositivo semelhante à Estrela da Morte e, em seguida, entregar esse pedaço sólido de antimatéria no núcleo do planeta, seria a maneira perfeita de destruir a Terra, Alderaan ou qualquer planeta que escolheu. Quando você percebe que um superlaser real poderia abrir um caminho para o núcleo de um planeta rochoso onde o objeto de antimatéria poderia ser entregue, de repente a ideia de uma Estrela da Morte na vida real não parece tão ficcional.

Uma parte da fábrica de antimatéria no CERN, onde partículas de antimatéria carregadas são reunidas e podem formar íons positivos, átomos neutros ou íons negativos, dependendo do número de pósitrons que se ligam a um antipróton. Se pudermos capturar e armazenar antimatéria com sucesso, isso representaria uma fonte de combustível 100% eficiente, mas muitas toneladas de antimatéria, em oposição às pequenas frações de grama que criamos, seriam necessárias para uma jornada interestelar. (E. SIEGEL)

Na última década, experimentos com antimatéria – como no RHIC, no LHC ou na fábrica de antimatéria no CERN – alcançaram vários marcos fascinantes. Eles têm:

• criou átomos de antimatéria neutros, na forma de anti-hidrogênio,
• confinou e controlou esses átomos, mantendo-os estáveis ​​por quase uma hora de cada vez,
• encontraram maneiras de criar núcleos de antimatéria mais pesados, como anti-hélio,
• e mediram os espectros atômicos da antimatéria, encontrando-a idêntica (como esperado) à matéria normal.

A pesquisa atual inclui trabalhar em novos avanços, como medir suas propriedades gravitacionais, criar novos tipos de íons de antimatéria e até criar estados ligados de antiátomos: as primeiras antimoléculas. Nos próximos anos e décadas, a física da antimatéria pode até levar a redes e/ou cristais de antimatéria. Se você puder criar e isolar essa antimatéria sob condições de vácuo, poderá armazená-la e transportá-la para qualquer lugar.

O detector ALPHA-g, construído nas instalações do acelerador de partículas do Canadá, TRIUMF, é o primeiro de seu tipo projetado para medir o efeito da gravidade na antimatéria. Quando orientado verticalmente, deve ser capaz de medir em qual direção a antimatéria cai e em que magnitude. Experimentos como esse eram insondáveis ​​há um século, pois a existência da antimatéria nem era conhecida. (STU PASTOR/TRIUMF)

A Estrela da Morte pode ter começado como uma criação puramente fictícia para representar o imperialismo, o poder militar e a arrogância, mas a ideia de destruir completamente um planeta com uma super arma espacial é realmente possível, dada a nossa compreensão atual da física. Ao criar e armazenar um estoque grande o suficiente de antimatéria, usando um laser realista para cortar um caminho para o núcleo de um planeta e, em seguida, depositando essa antimatéria no núcleo, a destruição planetária se torna fisicamente inevitável.

Um cientista louco suficientemente rico em recursos, uma vez que desbloqueamos a criação prática e o potencial de armazenamento de antimatéria neutra e estável, poderia transformar a Estrela da Morte em realidade física. O poder da ciência contém literalmente o segredo para destruir um mundo inteiro. Ao alavancar a equivalência de massa-energia, aniquilação de matéria-antimatéria e um pouco de tecnologia de um futuro próximo, o valor de antimatéria de um asteroide poderia entregar a você seu próprio império galáctico!

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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