|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Гравитационный коллапс |
 | |
Анимация
Описание
Гравитационный коллапс - это гидродинамическое сжатие астрофизического объекта под действием собственных сил тяготения, приводящее к значительному уменьшению его размеров. Для развития гравитационного коллапса необходимо, чтобы силы давления или отсутствовали вообще, или, по крайней мере, были недостаточны для противодействия силам гравитации. Гравитационный коллапс возникает на двух крайних стадиях эволюции звезд. Во-первых, рождение звезды начинается с гравитационного коллапса газопылевого облака, из которого звезда образуется, и, во-вторых, некоторые звезды заканчивают свою эволюцию посредством гравитационного коллапса, переходя при этом в конечное состояние нейтронной звезды или черной дыры.
Гравитационный коллапс - следствие прекращения в центральной области звезды термоядерных реакций, т. е. следствие нарушения ее теплового, а затем и гидростатического (механического) равновесия.
Усредненное для звезды в целом уравнение гидростатического равновесия имеет вид:
;
,
где т и R - масса и радиус звезды;
rc и рс - плотность и давление в центре звезды;
G - гравитационная постоянная;
g - показатель адиабаты вещества звезды.
Анализ этих соотношений позволяет определить условия возникновения, продолжения или остановки гравитационного коллапса. Зависимость результата от воздействия имеет следующий вид:
,
где V - скорость падения (радиальный нерелятивистский случай);
rg - гравитационный радиус объекта;
r - расстояние до слоя (до частицы);
Е - полная энергия частицы;
т - масса частицы;
с - скорость света.
Для угловых скоростей справедливо соотношение:
,
где w0 и R0 - начальные угловая скорость и радиус объекта;
w1 и R1 - конечные (текущие) угловая скорость и радиус.
При g > 4/3, где g - показатель адиабаты вещества звезды, гидростатическое равновесие устойчиво и коллапс не возникает. В этом случае речь идет о среднем значении показателя. В строгой теории гидростатической устойчивости звезд должна учитываться неодинаковость g для различных слоев звезды.
Звезда может иметь сферическую и параболическую форму (рис. 1, 2).
Коллапс звезды шаровой формы
Рис. 1
Коллапс гравитирующей массы в форме диска
Рис. 2
Собственное гравитационное поле действует на все пространство вокруг гравитирующего центра. Движение вещества направлено к гравитирующему центру. Гравитирующая область пространства определяется релеевской неустойчивостью или некоторой предельной концентрацией вещества. Гравитационное поле направлено к гравитирующему центру. Давление существует в гравитирующей области пространства звезды и неодинаково для различных слоев вещества звезды.
Результат проявления этого эффекта может быть использован в хронометрии. Оптические эффекты, вызываемые сверхплотными объектами, могут использоваться в астрономии.
Пульсар-компактный вращающийся объект с очень сильным магнитным полем - результат гравитационного коллапса. При определенных условиях может обладать очень медленно изменяющимся периодом обращения. Такой пульсар с успехом может использоваться как эталон времени и частоты.
Теоретически возможный путь применения: разделение частицы в эргосфере вращающейся черной дыры (возможного результата гравитационного коллапса). Падение части в черную дыру приводит к эффекту пращи - выбросу оставшейся части в окружающее пространство с очень высокой энергией. Так могут работать гравитационные ускорители будущего. Важнейшая их черта и преимущество - возможность ускорять любые частицы, независимо от их электрического, лептонного, барионного зарядов, спина, магнитного момента и т. п.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Теоретически возможный путь применения: гравитационного коллапса - универсальный ускоритель частиц, способный ускорять любые частицы, независимо от их электрического, лептонного, барионного зарядов, спина, магнитного момента и т.п.
Поток частиц в эргосфере вращающейся черной дыры (возможного результата гравитационного коллапса) разделяется на части. Падение части частиц в черную дыру приводит к эффекту пращи - выбросу оставшейся части в окружающее пространство с очень высокой энергией. Так могут работать гравитационные ускорители будущего.
Реализации эффекта
техническая реализация эффекта
Известны астрономические объекты - пульсары - компактные вращающиеся объекты с очень сильным магнитным полем, возникшие в результате гравитационного коллапса. При определенных условиях они обладают очень медленно изменяющимся периодом обращения. Один из таких пульсаров с успехом может использоваться как эталон времени и частоты, доступный для использования в любой точке земного шара.
Литература
1. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Теория тяготения и эволюция звезд.- М.: Наука, 1971.- 380 с.
2. Имшенник В.С. Гравитационный коллапс // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Гл.ред. Р.А.Сюняев.- М., 1986.- С.225-233.
3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля: Теоретическая физика. Т.2.- М.: Наука, 1988.- 512 с.
4. Новиков И.Д., Фролов В.П. Физика черных дыр.- М.: Наука, 1986.- 328 с.
5. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики.- М.: Наука, 1985.- 504 с.
6. Кауфман У. Космические рубежи теории относительности.- М.: Мир, 1981.- 352 с.
7. Шапиро С.А., Тьюколски С.А. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. Ч.2.- М.: Мир, 1985.- С.257-656.
8. Физическая энциклопедия. Т.1.- М.: Советская энциклопедия, 1988.- С.529-531.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |