Pagrindinis užtemdančio dvejetainio komponentas turi absoliutų vizualinį dydį; bolometrinė korekcija, atitinkanti jos spektrą, yra apie , taigi: Saulė skleidžia daugiau energijos nei Saulė, 2,5121484 = 860 000 kartų, bet jos masė yra 19 kartų didesnė nei Saulės, todėl ji išmeta 45 000 kartų daugiau 1 g medžiagos nei Saulė. Saulė skleidžia spinduliuotę 1 g masės. Lygiai taip pat pastebime, kad vaizdinės dvigubos žvaigždės Kruger 60 komponentas B išmeta 80 kartų mažiau medžiagos 1 g nei Saulė, t.y. Baltojo nykštuko Sirijaus B specifinė spinduliuotė yra dar mažesnė: . Tuo tarpu vidutinė žvaigždės temperatūra T toms pačioms žvaigždėms (išskyrus, galbūt, baltąją nykštuką) kinta nepalyginamai mažiau (žr. p. 196). Sunku iš anksto manyti, kad energijos generavimo mechanizmas visais trimis atvejais yra tas pats, bet jei jis yra tas pats, tada, akivaizdu, jis yra labai jautrus fizinių sąlygų pokyčiams žvaigždės viduje, ypač temperatūrai. Iš įvairių galimų energijos generavimo žvaigždėse tipų yra svarbūs šie du:
a) gravitacinis suspaudimas,
b) termobranduoliniai procesai.
GRAVITACINĖ SUDĖJIMAS
Jei retas rutulys suspaudžiamas, jo potenciali energija mažėja [žr. (15,8)]; šis sumažėjimas eina į rutulio dalelių kinetinės energijos padidėjimą, t.y. į temperatūros padidėjimą, kai rutulys yra dujinis (žr. (15.9)).
Idealių dujų, pasiekusių temperatūrą, vidinė šiluminė energija lygi 1 g. Visai žvaigždei tai bus
Integralas lygus . Vietoj to čia pakeitę išraišką iš (15.9), kurioje , ir pridėjus potencialios energijos išraišką iš (15.8), galime lengvai gauti
Bendra energija
Monatominėms dujoms ir todėl neatsižvelgdami į žvaigždės spinduliuotės slėgį (kuriai ), turėsime
tai yra, bendra energija yra lygi pusei potencinės energijos, o jos pokytis yra tik pusė potencialios energijos pokyčio.
Politropinis modelis, kurio pritaikomumas yra gana platus, turi potencialią energiją
Čia n yra politropijos klasė (kurioje energija tampa teigiama, t. y. rutulys turi be galo didelius matmenis) ir konvekciniam modeliui
ir standartiniam modeliui
Akivaizdu, kad energijos kitimo greitis turi būti identifikuojamas su žvaigždės šviesumu suspaudimo stadijoje:
Kaip matyti iš lygybės (17.4). bendrosios energijos pokyčiai, kuriuos (17.8) prilyginame šviesumui, sudaro tik pusę žvaigždės potencialios energijos pokyčio. Kita pusė eina jo apšilimui.
Jei į dešinę (17.9) vietoj L pakeisime Saulės spinduliuotę, o vietoj R – Saulės masę ir spindulį, tada turėsime
(17.10)
Formaliai vertindami paskutinį skaičiavimą, galime teigti, kad jei darysime prielaidą, kad Saulė traukiasi, tada pagal dabartines Saulės charakteristikas Saulės spindulio „pakanka“ tik metams, kad kompensuotų šilumos nuostolius radiacija. Iš esmės turime pasakyti, kad esant gravitaciniam suspaudimui, Saulė žymiai pasikeičia per 25 milijonus metų. Tačiau geologinė Žemės istorija mus moko, kad Saulė daugiau ar mažiau nuolat apšvitina Žemę maždaug 3 milijardus metų, todėl nurodyta maždaug 20 milijonų metų laiko skalė, vadinamoji Kelvino-Helmholtzo susitraukimo laiko skalė, yra netinka šiuolaikinei Saulės evoliucijai paaiškinti. Jis gana tinkamas kondensuojančių žvaigždžių evoliucijai, kai jos kaitinamos gniuždymo metu, kol kaitinimas tampa toks stiprus, kad pradeda veikti termobranduolinės reakcijos.
Gravitacinis kolapsas yra greitas medžiagos suspaudimo procesas, veikiamas jos pačios gravitacijos (žr. Gravitaciją). Kartais gravitacinis kolapsas suprantamas kaip neribotas medžiagos suspaudimas į juodąją skylę, aprašytas bendrosios reliatyvumo teorijos (reliatyvistinis kolapsas).
Bet kurio kūno dalys patiria abipusę gravitacinę trauką. Tačiau daugumoje kūnų jo dydis yra nepakankamas, kad sukeltų kolapsą. Esant tam tikrai kūno masei, kuo didesnis vidinis gravitacinio traukos laukas, tuo didesnis jo tankis, t.y., tuo mažesni jo matmenys. Kad gravitacinis laukas taptų pastebimas, būtina jį suspausti iki milžiniško tankio.
Taigi, pavyzdžiui, kad įvyktų Žemės gravitacinis kolapsas, jos tankis turi padidėti iki g/cm3, t.y., trilijonus kartų didesnis už branduolio tankį. Tačiau didėjant masei, didėja ir vidinis gravitacinio traukos laukas, o tankio reikšmė, pakankama griūtims, mažėja.
Tokiuose masyviuose objektuose kaip žvaigždės gravitacinės suspaudimo jėgų vaidmuo tampa lemiamas. Tos pačios jėgos sukelia dujų debesų suspaudimą formuojantis žvaigždėms ir galaktikoms. Toks suspaudimas pasižymi savotišku dujų dalelių kritimu besiformuojančios žvaigždės ar galaktikos centro link. Šia prasme jie kalba apie gravitacinį protožvaigždžių ir protogalaktikų žlugimą.
Žvaigždžių egzistavimas siejamas su abipuse jų atomų trauka, tačiau įprastose žvaigždėse šią trauką atsveria vidinis materijos slėgis, užtikrinantis jų stabilumą. Esant aukštai žvaigždžių vidui būdinga temperatūra ir tankis, medžiagos atomai jonizuojasi, o medžiagos slėgį lemia laisvųjų elektronų ir jonų judėjimas. Pagrindiniuose, ilgiausiuose žvaigždžių evoliucijos etapuose toks judėjimas yra terminis. Ją palaiko termobranduolinės sintezės reakcijų metu išsiskirianti energija (žr. Žvaigždės). Tačiau termobranduolinio kuro tiekimas žvaigždėse yra ribotas, o galutinį žvaigždžių likimą lemia galimybė subalansuoti gravitacinio suspaudimo jėgas ir žvaigždės, kuri išnaudojo visą šiluminės energijos atsargą, aušinimo medžiagos slėgį. Tokios pusiausvyros sąlygos realizuojamos baltojoje nykštukėje arba išsigimusiose žvaigždžių, kurių masė mažesnė nei 5-10 Saulės masių, branduoliuose, kur gravitacinį suspaudimą atsveria elektronų slėgis. Tačiau baltojoje nykštukėje arba išsigimusioje didesnės masės žvaigždės šerdyje elektronų tankis tampa toks didelis, kad atrodo, kad jie įsispaudžia į šerdį ir, sąveikaudami su branduoline medžiaga, virsta neutrinais. Dėl šio elektronų gaudymo branduoliais sumažėja elektronų slėgis, neutralizuojantis gravitacinį suspaudimą, ir įvyksta gravitacinis kolapsas.
Gravitacinis žlugimas baltojoje nykštukėje arba išsigimusios žvaigždės šerdyje yra lydimas tolesnio elektronų gaudymo branduoliuose ir intensyvios neutrinų spinduliuotės, kuri išneša beveik visą gravitacinio suspaudimo energiją. Elektronų slėgis tampa vis mažesnis, todėl suspaudimas reiškia laisvą medžiagos kritimą link žvaigždės centro. Galiausiai griūvančią medžiagą sudaro tik neutronai. Susidaręs neutroninės medžiagos slėgis gali subalansuoti gravitacinio suspaudimo jėgas, o gravitacinis kolapsas baigsis neutroninės žvaigždės susidarymu. Neutrinų spinduliuotė griūvant į neutroninę žvaigždę gali užtikrinti veiksmingą energijos perdavimą į išorinius griūvančios žvaigždės sluoksnius, kurių pakanka jų išsiskyrimui esant didelei kinetinei energijai; Šiuo atveju stebimas supernovos sprogimas.
Tačiau masyvių žvaigždžių, kurių masė viršija 5–10 Saulės masių, gravitacinis griūtis nesibaigia neutroninės žvaigždės stadijoje. Didėjant neutroninės žvaigždės masei, didėja jos medžiagos tankis ir neutronų atstūmimas nebegali užtikrinti efektyvaus pasipriešinimo gravitaciniam suspaudimui. Griūtis virsta reliatyvistine gravitacine kolapsu ir susidaro juodoji skylė. Didžiausios stabilios baltosios nykštukės ir neutroninės žvaigždės masės buvimas reiškia, kad masyvios žvaigždės (kurių masė 10 kartų didesnė už Saulės masę) neišvengiamai baigs savo egzistavimą reliatyvistinio gravitacinio žlugimo procese.
Gravitacinė kolapsas į juodąją skylę yra reiškinys, kuriame dominuoja bendrosios reliatyvumo teorijos poveikis. Pati griūtis vyksta kaip laisvas kritimas link susidariusios juodosios skylės centro, tačiau pagal bendrosios reliatyvumo dėsnius nutolęs stebėtojas šį kritimą matys tarsi vis sulėtintame filmavime: jam žlugimo procesas tęsis. neribotam laikui. Griūvant į juodąją skylę, pasikeičia erdvės ir laiko geometrinės savybės. Šviesos spindulių lenkimas pasirodo toks stiprus, kad joks signalas negali palikti griūvančio kūno paviršiaus. Medžiaga, kuri pateko į juodosios skylės spindulį, yra visiškai izoliuota nuo likusio pasaulio, tačiau ir toliau daro įtaką aplinkai savo gravitaciniu lauku.
Tarpžvaigždinėje erdvėje yra daug debesų, daugiausia sudarytų iš vandenilio, kurių tankis yra apytiksliai. 1000 at/cm 3, dydžiai nuo 10 iki 100 sv. metų. Jų struktūra ir ypač tankis nuolat kinta, veikiant tarpusavio susidūrimams, kaitinant žvaigždžių spinduliuotei, magnetinių laukų slėgiui ir kt. Kai debesies ar jo dalies tankis tampa toks didelis, kad gravitacija viršija dujų slėgį, debesis ima nevaldomai trauktis – griūva. Maži pradinio tankio nehomogeniškumas stiprėja žlugimo proceso metu; Dėl to debesis skeveldros, t.y. skyla į dalis, kurių kiekviena toliau mažėja.
Paprastai tariant, kai dujos suspaudžiamos, padidėja jų temperatūra ir slėgis, o tai gali užkirsti kelią tolesniam suspaudimui. Tačiau nors debesis yra skaidrus infraraudoniesiems spinduliams, jis lengvai atvėsta, o suspaudimas nesibaigia. Tačiau didėjant atskirų skeveldrų tankiui, jų aušinimas tampa vis sunkesnis ir didėjantis slėgis stabdo griūtį – taip susidaro žvaigždė, o visas žvaigždėmis pavirtusių debesų fragmentų rinkinys suformuoja žvaigždžių spiečius.
Debesio griūtis į žvaigždę ar žvaigždžių spiečius trunka apie milijoną metų – palyginti greitai kosminiu mastu. Po to žvaigždės žarnyne vykstančios termobranduolinės reakcijos palaiko temperatūrą ir slėgį, o tai neleidžia suspausti. Šių reakcijų metu lengvieji cheminiai elementai virsta sunkesniais, išskirdami milžinišką energiją (panašiai kaip nutinka sprogus vandenilinei bombai). Išsiskyrusi energija palieka žvaigždę spinduliuotės pavidalu. Masyvios žvaigždės skleidžia labai intensyvią spinduliuotę ir sudegina savo „kurą“ vos per kelias dešimtis milijonų metų. Mažos masės žvaigždės turi pakankamai degalų, kad atlaikytų daugybę milijardų metų lėtai degant. Anksčiau ar vėliau bet kuriai žvaigždei pritrūksta kuro, šerdyje sustoja termobranduolinės reakcijos ir, netekusi šilumos šaltinio, ji lieka priklausoma nuo savo gravitacijos, nenumaldomai vesdama žvaigždę į mirtį.
Mažos masės žvaigždžių žlugimas.
Jei praradus apvalkalą žvaigždės liekanos masė yra mažesnė nei 1,2 saulės, tai jos gravitacinis žlugimas nenueina per toli: net ir besitraukianti žvaigždė, netekusi šilumos šaltinių, įgyja naują gebėjimą atsispirti gravitacijai. Esant dideliam medžiagos tankiui, elektronai pradeda vienas kitą intensyviai atstumti; taip yra ne dėl jų elektros krūvio, o dėl kvantinių mechaninių savybių. Gautas slėgis priklauso tik nuo medžiagos tankio ir nepriklauso nuo jos temperatūros. Fizikai šią elektronų savybę vadina degeneracija. Mažos masės žvaigždėse išsigimusios medžiagos slėgis gali atsispirti gravitacijai. Žvaigždės susitraukimas sustoja, kai ji tampa maždaug Žemės dydžio. Tokios žvaigždės vadinamos baltosiomis nykštukėmis, nes jos silpnai šviečia, tačiau iškart po suspaudimo turi gana karštą (baltą) paviršių. Tačiau baltosios nykštukės temperatūra pamažu mažėja, o po kelių milijardų metų tokią žvaigždę jau sunku pastebėti: ji tampa šaltu, nematomu kūnu.
Masyvių žvaigždžių žlugimas.
Jei žvaigždės masė yra didesnė nei 1,2 saulės, tada išsigimusių elektronų slėgis nepajėgus atsispirti gravitacijai ir žvaigždė negali tapti balta nykštuke. Jo nevaldomas žlugimas tęsiasi tol, kol medžiaga pasiekia tankį, panašų į atomų branduolių tankį (apie 3H 10 14 g/cm 3). Šiuo atveju didžioji materijos dalis virsta neutronais, kurie, kaip ir elektronai baltojoje nykštukėje, išsigimsta. Išsigimusios neutroninės medžiagos slėgis gali sustabdyti žvaigždės susitraukimą, jei jos masė neviršija maždaug 2 Saulės masių. Gautos neutroninės žvaigždės skersmuo yra tik maždaug. 20 km. Kai staiga nutrūksta greitas neutroninės žvaigždės susitraukimas, visa kinetinė energija virsta šiluma ir temperatūra pakyla iki šimtų milijardų kelvinų. Dėl to įvyksta milžiniškas žvaigždės pliūpsnis, jos išoriniai sluoksniai išsviedžiami dideliu greičiu, o šviesumas padidėja kelis milijardus kartų. Astronomai tai vadina „supernovos sprogimu“. Maždaug po metų sprogimo produktų ryškumas mažėja, išmetamos dujos pamažu atvėsta, susimaišo su tarpžvaigždinėmis dujomis ir vėlesnėse epochose tampa naujos kartos žvaigždžių dalimi. Žlugimo metu atsiradusi neutroninė žvaigždė pirmuosius milijonus metų greitai sukasi ir yra stebima kaip kintama spinduliuotė – pulsaras.
Jei griūvančios žvaigždės masė gerokai viršija 2 saulės, tai suspaudimas nesustoja ties neutroninės žvaigždės stadija, o tęsiasi tol, kol jos spindulys sumažėja iki kelių kilometrų. Tada gravitacinė jėga paviršiuje padidėja tiek, kad net šviesos spindulys negali palikti žvaigždės. Žvaigždė, kuri subyrėjo iki tokio masto, vadinama juodąja skyle. Tokį astronominį objektą galima tirti tik teoriškai, naudojant Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją. Skaičiavimai rodo, kad nematomos juodosios skylės suspaudimas tęsiasi tol, kol materija pasiekia be galo didelį tankį.
GRAVITACINĖ GRAVITACIJA
greitas tarpžvaigždinio debesies ar žvaigždės suspaudimas ir suirimas veikiant savo gravitacijai. Gravitacinė kolapsas yra labai svarbus astrofizinis reiškinys; ji dalyvauja tiek žvaigždžių, žvaigždžių spiečių ir galaktikų susidarymo procese, tiek kai kurių jų mirtyje. Tarpžvaigždinėje erdvėje yra daug debesų, daugiausia sudarytų iš vandenilio, kurių tankis yra apytiksliai. 1000 at/cm3, dydžiai nuo 10 iki 100 St. metų. Jų struktūra ir ypač tankis nuolat kinta, veikiant tarpusavio susidūrimams, kaitinant žvaigždžių spinduliuotei, magnetinių laukų slėgiui ir kt. Kai debesies ar jo dalies tankis tampa toks didelis, kad gravitacija viršija dujų slėgį, debesis ima nevaldomai trauktis – griūva. Maži pradinio tankio nehomogeniškumas stiprėja žlugimo proceso metu; Dėl to debesis skeveldros, t.y. skyla į dalis, kurių kiekviena toliau mažėja. Paprastai tariant, kai dujos suspaudžiamos, padidėja jų temperatūra ir slėgis, o tai gali užkirsti kelią tolesniam suspaudimui. Tačiau nors debesis yra skaidrus infraraudoniesiems spinduliams, jis lengvai atvėsta, o suspaudimas nesibaigia. Tačiau didėjant atskirų skeveldrų tankiui, jų aušinimas tampa vis sunkesnis ir didėjantis slėgis stabdo griūtį – taip susidaro žvaigždė, o visas žvaigždėmis pavirtusių debesų fragmentų rinkinys suformuoja žvaigždžių spiečius. Debesio griūtis į žvaigždę ar žvaigždžių spiečius trunka apie milijoną metų – palyginti greitai kosminiu mastu. Po to žvaigždės žarnyne vykstančios termobranduolinės reakcijos palaiko temperatūrą ir slėgį, o tai neleidžia suspausti. Šių reakcijų metu lengvieji cheminiai elementai virsta sunkesniais, išskirdami milžinišką energiją (panašiai kaip nutinka sprogus vandenilinei bombai). Išsiskyrusi energija palieka žvaigždę spinduliuotės pavidalu. Masyvios žvaigždės skleidžia labai intensyvią spinduliuotę ir sudegina savo „kurą“ vos per kelias dešimtis milijonų metų. Mažos masės žvaigždės turi pakankamai degalų, kad atlaikytų daugybę milijardų metų lėtai degant. Anksčiau ar vėliau bet kuriai žvaigždei pritrūksta kuro, šerdyje sustoja termobranduolinės reakcijos ir, netekusi šilumos šaltinio, ji lieka priklausoma nuo savo gravitacijos, nenumaldomai vesdama žvaigždę į mirtį.
Mažos masės žvaigždžių žlugimas. Jei praradus apvalkalą žvaigždės liekanos masė yra mažesnė nei 1,2 saulės, tai jos gravitacinis žlugimas nenueina per toli: net ir besitraukianti žvaigždė, netekusi šilumos šaltinių, įgyja naują gebėjimą atsispirti gravitacijai. Esant dideliam medžiagos tankiui, elektronai pradeda vienas kitą intensyviai atstumti; taip yra ne dėl jų elektros krūvio, o dėl kvantinių mechaninių savybių. Gautas slėgis priklauso tik nuo medžiagos tankio ir nepriklauso nuo jos temperatūros. Fizikai šią elektronų savybę vadina degeneracija. Mažos masės žvaigždėse išsigimusios medžiagos slėgis gali atsispirti gravitacijai. Žvaigždės susitraukimas sustoja, kai ji tampa maždaug Žemės dydžio. Tokios žvaigždės vadinamos baltosiomis nykštukėmis, nes jos silpnai šviečia, tačiau iškart po suspaudimo turi gana karštą (baltą) paviršių. Tačiau baltosios nykštukės temperatūra pamažu mažėja, o po kelių milijardų metų tokią žvaigždę jau sunku pastebėti: ji tampa šaltu, nematomu kūnu.
Masyvių žvaigždžių žlugimas. Jei žvaigždės masė yra didesnė nei 1,2 saulės, tada išsigimusių elektronų slėgis nepajėgus atsispirti gravitacijai ir žvaigždė negali tapti balta nykštuke. Jo nevaldomas žlugimas tęsiasi tol, kol medžiaga pasiekia tankį, panašų į atomų branduolių tankį (maždaug 3 * 10 14 g/cm3). Šiuo atveju didžioji materijos dalis virsta neutronais, kurie, kaip ir elektronai baltojoje nykštukėje, išsigimsta. Išsigimusios neutroninės medžiagos slėgis gali sustabdyti žvaigždės susitraukimą, jei jos masė neviršija maždaug 2 Saulės masių. Gautos neutroninės žvaigždės skersmuo yra tik maždaug. 20 km. Kai staiga nutrūksta greitas neutroninės žvaigždės susitraukimas, visa kinetinė energija virsta šiluma ir temperatūra pakyla iki šimtų milijardų kelvinų. Dėl to įvyksta milžiniškas žvaigždės pliūpsnis, jos išoriniai sluoksniai išsviedžiami dideliu greičiu, o šviesumas padidėja kelis milijardus kartų. Astronomai tai vadina „supernovos sprogimu“. Maždaug po metų sprogimo produktų ryškumas mažėja, išmetamos dujos pamažu atvėsta, susimaišo su tarpžvaigždinėmis dujomis ir vėlesnėse epochose tampa naujos kartos žvaigždžių dalimi. Žlugimo metu atsiradusi neutroninė žvaigždė pirmuosius milijonus metų greitai sukasi ir yra stebima kaip kintama spinduliuotė – pulsaras. Jei griūvančios žvaigždės masė gerokai viršija 2 saulės, tai suspaudimas nesustoja ties neutroninės žvaigždės stadija, o tęsiasi tol, kol jos spindulys sumažėja iki kelių kilometrų. Tada gravitacinė jėga paviršiuje padidėja tiek, kad net šviesos spindulys negali palikti žvaigždės. Žvaigždė, kuri subyrėjo iki tokio masto, vadinama juodąja skyle. Tokį astronominį objektą galima tirti tik teoriškai, naudojant Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją. Skaičiavimai rodo, kad nematomos juodosios skylės suspaudimas tęsiasi tol, kol materija pasiekia be galo didelį tankį.
taip pat žr PULSAR; JUODOJI SKYLĖ .
LITERATŪRA
Shklovsky I.S., Žvaigždės: jų gimimas, gyvenimas ir mirtis. M., 1984 m
Collier enciklopedija. – Atvira visuomenė. 2000 .
Pažiūrėkite, kas yra „GRAVITACINIS ŽIŪGIS“ kituose žodynuose:
Procesas yra hidrodinaminis. kūno suspaudimas veikiant jo paties. gravitacijos jėgų. Šis procesas gamtoje įmanomas tik gana masyviuose kūnuose, ypač žvaigždėse. Būtina sąlyga G. K. VA elastingumo sumažėjimas žvaigždės viduje į spiečius veda prie ... ... Fizinė enciklopedija
Katastrofiškai greitas masyvių kūnų suspaudimas veikiant gravitacinėms jėgoms. Gravitacinė kolapsas gali užbaigti žvaigždžių, kurių masė viršija dvi Saulės mases, evoliuciją. Išsekus branduoliniam kurui tokiose žvaigždėse, jos netenka... ... enciklopedinis žodynas
Gravitacinio kolapso mechanizmo modelis Gravitacinis griūtis – tai katastrofiškai greitas masyvių kūnų susispaudimas veikiant gravitacinėms jėgoms. Gravitacija į... Vikipediją
Katastrofiškai greitas masyvių kūnų suspaudimas veikiant gravitacinėms jėgoms. Žvaigždžių, kurių masė viršija dvi Saulės mases, evoliucija gali baigtis gravitaciniu kolapsu. Išsekus branduoliniam kurui tokiose žvaigždėse, jos netenka... ... Astronomijos žodynas
Gravitacinė kolapsas- (nuo gravitacijos ir lot. colapsus fallen) (astrofizikoje, astronomijoje) katastrofiškai greitas žvaigždės suspaudimas paskutinėse evoliucijos stadijose veikiant jos pačios gravitacinėms jėgoms, viršijant įkaitintų dujų (medžiagos) silpstančias slėgio jėgas .. ... Šiuolaikinio gamtos mokslo pradžia
Žiūrėkite gravitacinį kolapsą... Didžioji sovietinė enciklopedija
Katastrofiškai greitas masyvių kūnų suspaudimas veikiant gravitacijai. jėga GK gali užbaigti žvaigždžių evoliuciją su Šv. dvi saulės masės. Išnaudojus branduolinį kurą tokiose žvaigždėse jos praranda savo mechanines savybes. tvarumas ir... Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas
Žiūrėti gravitacinį kolapsą... Didysis enciklopedinis žodynas
Pamatykite gravitacinį kolapsą. * * * GRAVITACINĖ GRAVITACINĖ GRAVITACINĖ GRAVITACINĖ GRAVITACIJA GRAVITACIJA, žr. gravitacinį griūtį (žr. enciklopedinis žodynas
Knygos
- Einšteino vizija. , Wheeler J.A. , Išskirtinio amerikiečių fiziko D. A. Wheelerio knyga skirta elementariam geometrijos pristatymui – Einšteino svajonės „visą fiziką redukuoti į geometriją“ įkūnijimas. Autorius pradeda nuo... Kategorija: Matematika ir gamtos mokslai Serija: Leidėjas:
Spartus medžiagos suspaudimo procesas, veikiamas savo traukos, vadinamas (žr. Gravitaciją). Kartais gravitacinis kolapsas suprantamas kaip neribotas medžiagos suspaudimas į juodąją skylę, aprašytas bendrosios reliatyvumo teorijos (reliatyvistinis kolapsas).
Bet kurio kūno dalys patiria abipusę gravitacinę trauką. Tačiau daugumoje kūnų jo dydis yra nepakankamas, kad sukeltų kolapsą. Esant tam tikrai kūno masei, kuo didesnis vidinis gravitacinio išsiplėtimo laukas, tuo didesnis jo tankis, t.y. tuo mažesnis jo dydis. Kad gravitacinis laukas taptų pastebimas, būtina jį suspausti iki milžiniško tankio. Taigi, pavyzdžiui, kad įvyktų Žemės gravitacinis kolapsas, jos tankis turi padidėti iki 10 27 g/cm 3, t.y. trilijonus kartų didesnis už branduolio tankį. Tačiau didėjant masei, didėja ir vidinis gravitacinio traukos laukas, o tankio reikšmė, pakankama griūtims, mažėja.
Tokiuose masyviuose objektuose kaip žvaigždės gravitacinės suspaudimo jėgų vaidmuo tampa lemiamas. Tos pačios jėgos sukelia dujų debesų suspaudimą formuojantis žvaigždėms ir galaktikoms. Toks suspaudimas pasižymi savotišku dujų dalelių kritimu besiformuojančios žvaigždės ar galaktikos centro link. Šia prasme jie kalba apie gravitacinį protožvaigždžių ir protogalaktikų žlugimą.
Žvaigždžių egzistavimas siejamas su abipuse jų atomų trauka, tačiau įprastose žvaigždėse šią trauką atsveria vidinis materijos slėgis, užtikrinantis jų stabilumą. Esant aukštai žvaigždžių vidui būdinga temperatūra ir tankis, medžiagos atomai jonizuojasi, o medžiagos slėgį lemia laisvųjų elektronų ir jonų judėjimas. Pagrindiniuose, ilgiausiuose žvaigždžių evoliucijos etapuose toks judėjimas yra terminis. Ją palaiko termobranduolinės sintezės reakcijų metu išsiskirianti energija (žr. Žvaigždės). Tačiau termobranduolinio kuro tiekimas žvaigždėse yra ribotas, o galutinį žvaigždžių likimą lemia galimybė subalansuoti gravitacinio suspaudimo jėgas ir žvaigždės, kuri išnaudojo visą šiluminės energijos atsargą, aušinimo medžiagos slėgį. Tokios pusiausvyros sąlygos realizuojamos baltojoje nykštukėje arba išsigimusiose žvaigždžių, kurių masė mažesnė nei 5-10 Saulės masių, branduoliuose, kur gravitacinį suspaudimą atsveria elektronų slėgis. Tačiau baltojoje nykštukėje arba išsigimusioje didesnės masės žvaigždės šerdyje elektronų tankis tampa toks didelis, kad atrodo, kad jie įsispaudžia į šerdį ir, sąveikaudami su branduoline medžiaga, virsta neutrinais. Dėl šio elektronų gaudymo branduoliais sumažėja elektronų slėgis, neutralizuojantis gravitacinį suspaudimą, ir įvyksta gravitacinis kolapsas.
Gravitacinis žlugimas baltojoje nykštukėje arba išsigimusios žvaigždės šerdyje yra lydimas tolesnio elektronų gaudymo branduoliuose ir intensyvios neutrinų spinduliuotės, kuri išneša beveik visą gravitacinio suspaudimo energiją. Elektronų slėgis tampa vis mažesnis, todėl suspaudimas reiškia laisvą medžiagos kritimą link žvaigždės centro. Galiausiai griūvančią medžiagą sudaro tik neutronai. Susidaręs neutroninės medžiagos slėgis gali subalansuoti gravitacinio suspaudimo jėgas, o gravitacinis kolapsas baigsis neutroninės žvaigždės susidarymu. Neutrinų spinduliuotė griūvant į neutroninę žvaigždę gali užtikrinti veiksmingą energijos perdavimą į išorinius griūvančios žvaigždės sluoksnius, kurių pakanka jų išsiskyrimui esant didelei kinetinei energijai; Šiuo atveju stebimas supernovos sprogimas.
Tačiau masyvių žvaigždžių, kurių masė viršija 5–10 Saulės masių, gravitacinis griūtis nesibaigia neutroninės žvaigždės stadijoje. Didėjant neutroninės žvaigždės masei, didėja jos medžiagos tankis ir neutronų atstūmimas nebegali užtikrinti efektyvaus pasipriešinimo gravitaciniam suspaudimui. Griūtis virsta reliatyvistine gravitacine kolapsu ir susidaro juodoji skylė. Didžiausios stabilios baltosios nykštukės ir neutroninės žvaigždės masės buvimas reiškia, kad masyvios žvaigždės (kurių masė 10 kartų didesnė už Saulės masę) neišvengiamai baigs savo egzistavimą reliatyvistinio gravitacinio žlugimo procese.
Gravitacinė kolapsas į juodąją skylę yra reiškinys, kuriame dominuoja bendrosios reliatyvumo teorijos poveikis. Pati griūtis vyksta kaip laisvas kritimas link susidariusios juodosios skylės centro, tačiau pagal bendrosios reliatyvumo dėsnius nutolęs stebėtojas šį kritimą matys tarsi vis sulėtintame filmavime: jam žlugimo procesas tęsis. neribotam laikui. Griūvant į juodąją skylę, pasikeičia erdvės ir laiko geometrinės savybės. Šviesos spindulių lenkimas pasirodo toks stiprus, kad joks signalas negali palikti griūvančio kūno paviršiaus. Medžiaga, kuri pateko į juodosios skylės spindulį, yra visiškai izoliuota nuo likusio pasaulio, tačiau ir toliau daro įtaką aplinkai savo gravitaciniu lauku.
