Temná hvězda (newtonovská mechanika) - Dark star (Newtonian mechanics)
![]() | Tento článek obsahuje a seznam doporučení, související čtení nebo externí odkazy, ale jeho zdroje zůstávají nejasné, protože mu chybí vložené citace.Březen 2013) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
A tmavá hvězda je teoretický objekt kompatibilní s Newtonovská mechanika že má svou velkou hmotu povrch úniková rychlost který se rovná nebo přesahuje rychlost světla. Zda je světlo ovlivněno gravitací pod Newtonovská mechanika je nejasný, ale pokud by byl zrychlen stejným způsobem jako projektily, vůbec světlo emitované na povrchu temné hvězdy by byly hvězdou zachyceny gravitace, čímž se stává temným, odtud název. Temné hvězdy jsou analogické černé díry v obecná relativita.
Historie teorie temných hvězd
John Michell a temné hvězdy
V průběhu roku 1783 geolog John Michell napsal dopis uživateli Henry Cavendish nastiňuje očekávané vlastnosti temných hvězd, publikoval Královská společnost v jejich objemu 1784. Michell vypočítal, že když úniková rychlost na povrchu hvězdy bude stejná nebo větší než rychlost světla, vygenerované světlo bude gravitačně zachyceno, takže hvězda nebude viditelná pro vzdáleného astronoma.
Pokud je poloprůměr koule stejné hustoty jako slunce měly překročit to Slunce v poměru 500 ku 1, tělo padající z nekonečné výšky směrem k němu by získalo na svém povrchu větší rychlost než světlo, a předpokládalo by tedy, že světlo bude přitahováno stejnou silou v poměru do jeho vis setrvačnosti, s jinými těly, by se veškeré světlo vyzařované z takového těla přimělo vrátit se k němu vlastní správnou gravitací. Předpokládá se, že gravitace ovlivňuje světlo stejným způsobem jako masivní objekty.
Michellův nápad spočítat počet takových „neviditelných“ hvězd očekával práci astronomů 20. století: navrhl, že jelikož by se dalo očekávat, že určitý podíl dvojhvězdných systémů bude obsahovat alespoň jednu „temnou“ hvězdu, mohli bychom hledat a katalogizovat co nejvíce dvojhvězdných systémů a identifikujte případy, kdy byla viditelná pouze jedna obíhající hvězda. To by pak poskytlo statistickou základní linii pro výpočet množství další neviditelné hvězdné hmoty, která by mohla existovat kromě viditelných hvězd.
Temné hvězdy a gravitační posuny
Michell také navrhl, že budoucí astronomové by mohli být schopni identifikovat povrchovou gravitaci vzdálené hvězdy podle toho, jak daleko bylo světlo hvězdy posunuto na slabší konec spektra, předchůdce Einsteinova argumentu gravitačního posunu z roku 1911. Michell však citoval Newtona tím, že říká, že modré světlo je méně energické než červené (Newton si myslel, že masivnější částice jsou spojeny s většími vlnovými délkami), takže Michellovy předpokládané spektrální posuny byly špatným směrem. Je těžké říci, zda Michellovo pečlivé citování Newtonova postoje k tomu mohlo odrážet nedostatek Michelliny přesvědčení o tom, zda byl Newton správný, nebo jen akademická důkladnost.
Vlnová teorie světla
V roce 1796 matematik Pierre-Simon Laplace propagoval stejnou myšlenku v prvním a druhém vydání své knihy Expozice du système du Monde, nezávisle na Michell.
Kvůli vývoji vlnové teorie světla jej Laplace mohl odstranit z pozdějších vydání, protože o světle se začalo uvažovat jako o bezhmotné vlně, a proto na něj nemá vliv gravitace a jako skupiny fyzikové upustili od této myšlenky, i když německý fyzik , matematik a astronom Johann Georg von Soldner pokračoval s Newton je korpuskulární teorie světla až v roce 1804.
Srovnání s černými děrami
- Nepřímé záření
- Temné hvězdy a černé díry oba mají povrchovou únikovou rychlost rovnou nebo větší než rychlost světla a kritický poloměr r ≤ 2M.
- Temná hvězda je však schopna emitovat nepřímé záření - světlo a hmota zaměřené ven mohou opustit r = 2M povrch krátce před opětovným zachycením a když je mimo kritický povrch, může interagovat s jinou hmotou nebo může být prostřednictvím těchto interakcí urychlen bez hvězdy. Temná hvězda proto má zřídkavou atmosféru „navštěvujících částic“ a tato strašidelná svatozář hmoty a světla může vyzařovat, i když slabě. Také jako Rychlejší než světlo rychlosti jsou možné v newtonovské mechanice, je možné, aby částice unikly.
- Účinky záření
- Temná hvězda může vyzařovat nepřímé záření, jak je popsáno výše. Černé díry popsané současnými teoriemi o kvantové mechanice emitují záření jiným procesem, Hawkingovo záření, poprvé postulováno v roce 1975. Radiace vyzařovaná temnou hvězdou závisí na jejím složení a struktuře; Jestřábové záření podle teorém bez vlasů, je obecně považována za závislou pouze na hmotnosti, náboji a momentu hybnosti černé díry, ačkoli paradox informací o černé díře je to kontroverzní.
- Efekty ohýbání světla
- Pokud má newtonovská fyzika gravitační odchylku světla (Newton, Cavendish, Pájka ), obecná relativita předpovídá dvakrát větší výchylku ve světelném paprsku, který se pohybuje na Slunci. Tento rozdíl lze vysvětlit dalším příspěvkem zakřivení prostoru podle moderní teorie: zatímco Newtonova gravitace je analogická s časoprostorovými složkami obecné relativity Riemannův tenzor zakřivení, tenzor zakřivení obsahuje pouze čistě prostorové komponenty a obě formy zakřivení přispívají k celkovému vychýlení.
Viz také
Reference
- Michell, John (1784), „Na cestě k objevení vzdálenosti, velikosti atd. Stálých hvězd, v důsledku snížení rychlosti jejich světla, v případě, že by k takovému snížení mohlo dojít u kteréhokoli z nich a takových dalších údajů Mělo by být získáno z pozorování, protože by to bylo z tohoto důvodu dále nezbytné. Rev. John Michell, BDFRS v dopise Henrymu Cavendishovi, Esq. FRS a A. S ", Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně, 74: 35–57, Bibcode:1784RSPT ... 74 ... 35M, doi:10.1098 / rstl.1784.0008, ISSN 0080-4614, JSTOR 106576
- Schaffer, Simon (1979). „John Michell a černé díry“. Časopis pro historii astronomie. 10: 42–43. Bibcode:1979 JHA .... 10 ... 42S. doi:10.1177/002182867901000104. S2CID 123958527.
- Gibbons, Gary (28. června 1979). „Muž, který vynalezl černé díry [jeho práce vychází ze tmy po dvou stoletích]“. Nový vědec: 1101.
- Israel, Werner (1987). "Temné hvězdy: vývoj myšlenky". V Hawkingovi Stephen W; Israel, Wemer (eds.). Tři sta let gravitace. 199–276. ISBN 9780521379762.
- Eisenstaedt, J (prosinec 1991). „De L'influence de la gravitation sur la propagation de la lumière en théorie Newtonienne. L'archéologie des trous noirs“ [Vliv gravitace na šíření světla v newtonovské teorii. Archeologické černé díry]. Archiv pro historii přesných věd. 42 (4): 315–386. Bibcode:1991AHES ... 42..315E. doi:10.1007 / BF00375157. S2CID 121763556.
- Thorne, Kip (1. ledna 1995). Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy (Dotisk ed.). W. W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-31276-8.
Viz kapitola 3 „Objevené a odmítnuté černé díry“
- Freese, Katherine; Gondolo, Paolo; Spolyar, Douglas (2008). „The Effect of Dark Matter on the First Stars: a New Phase of Stellar Evolution“. Sborník konferencí AIP. 990: 42–44. arXiv:0709.2369. Bibcode:2008AIPC..990 ... 42F. CiteSeerX 10.1.1.245.379. doi:10.1063/1.2905656. S2CID 17921208.
- McKee, Maggie (3. prosince 2007). „První hvězdy vesmíru mohly být temné“. Nový vědec.
- Spolyar, Douglas; Freese, Katherine; Gondolo, Paolo (2008). „Temná hmota a první hvězdy: Nová fáze hvězdné evoluce“. Dopisy o fyzické kontrole. 100 (5): 051101. arXiv:0705.0521. Bibcode:2008PhRvL.100e1101S. doi:10.1103 / PhysRevLett.100.051101. PMID 18352355. S2CID 35322918.