Làm thế nào các nhà thiên văn học có thể xác định được sự khác biệt giữa trạng thái cân bằng thủy tĩnh của Tử và Giáp chỉ xảy ra là hình cầu?

Điều này có liên quan đến định nghĩa của một hành tinh lùn.

Tôi đoán câu trả lời sẽ là, tốt, nếu chúng ta có thể nói khối lượng của cơ thể và đoán vật liệu. Tôi không thấy điều này rất thỏa đáng vì (1) có thể là không thể và (2) sẽ có lỗi lớn.

Tôi nghĩ bạn đang hỏi, "Nếu chúng ta biết hình dạng của một vật thể, chúng ta có thể xác định xem nó có ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh không?" Nếu vậy, người ta có thể tự hỏi liệu các nhà thiên văn học phân loại bóng rổ hay vòng bi là ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh, vì chúng rất hình cầu.

Dưới bán kính khoảng 100 km, câu trả lời là không. Với một số quần thể vật thể sần ngẫu nhiên (như các tiểu hành tinh), một số trong số chúng sẽ gần với hình dạng của một quả cầu hoàn toàn do tai nạn. Thành phần cũng quan trọng - một vật thể có kích thước này được tạo thành từ khí hydro sẽ có hình dạng hình cầu từ trạng thái cân bằng thủy tĩnh, nhưng một vật thể làm từ đá có thể không (như Mathilde bên dưới). Chúng tôi có thể đưa ra dự đoán tốt hơn với kiến ​​thức chi tiết về vật liệu và môi trường của đối tượng, nhưng điều này không phải lúc nào cũng có thể, như bạn đã đề cập. Đối với các vật thể nhỏ, lực liên phân tử và nguyên tử chi phối lực hấp dẫn.

Một khi bạn đạt đến một kích thước nhất định của vật thể, việc đưa ra dự đoán về trạng thái cân bằng thủy tĩnh sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều. Điều này vẫn phụ thuộc rất nhiều vào bối cảnh và bạn vẫn gặp phải các biến chứng từ thành phần vật chất, nhiệt độ, v.v. Tuy nhiên, lực liên kết nguyên tử có một số cường độ cố định, nhưng quy mô trọng lực như khối lượng. Với các vật liệu thiên văn thông thường, chúng ta có thể rất chắc chắn rằng một cơ thể như Sao Mộc đang ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh.

Bạn có thể thực hiện một số thứ tự ước tính cường độ bằng cách giả sử rằng năng lượng tương tác nguyên tử ít nhất phải lớn bằng năng lượng nhiệt ( Hughes và Cole 1995 ). Nếu bạn kiểm tra phương trình 5 của bài báo đó, bạn sẽ thấy một biểu thức rõ ràng cho bán kính phân chia các đối tượng hình cầu và các đối tượng không phải hình cầu. Ở một khối lượng nào đó, năng lượng nguyên tử liên kết trở nên lùn đi bởi tiềm năng hấp dẫn và bạn luôn có được một vật thể hình cầu.

tl; dr - đối tượng nhỏ không, đối tượng lớn có, đối tượng trung bình có thể yêu cầu mô hình chi tiết.

Để một thiên thể trở thành một khối cầu ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh, nó cần phải là một chất lỏng. Cân bằng thủy tĩnh không có ý nghĩa đối với các cơ thể rắn.

Vì vậy, Trái đất và Sao Hỏa không ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Nó có hình cầu vì lý do chính đáng là một cơ thể to lớn, nơi trọng lực của chính nó đủ để tránh những bất thường lớn, nhưng nó không được hỗ trợ bởi áp lực (chất lỏng), mà bởi sự không thể chịu đựng được (rắn) và kháng vật chất.

Mặt khác, sao Mộc và Mặt Trời là ở trạng thái cân bằng thuỷ tĩnh kể từ khi lực tránh cho họ bị sụp đổ thực sự là (chất lỏng) áp.