Темная звезда (ньютоновская механика) - Dark star (Newtonian mechanics)

Эта статья включает Список ссылок, связанное чтение или внешняя ссылка, но его источники остаются неясными, потому что в нем отсутствует встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Март 2013 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

А темная звезда теоретический объект, совместимый с Ньютоновская механика который из-за своей большой массы имеет поверхность скорость убегания что равно или превышает скорость света. Влияет ли на свет гравитация под Ньютоновская механика неясно, но если бы он ускорялся так же, как и снаряды, любой свет испускаемый на поверхность темной звезды, будет захвачен звездным сила тяжести, делая его темным, отсюда и название. Темные звезды аналогичны черные дыры в общая теория относительности.

История теории темной звезды

Джон Мичелл и темные звезды

В 1783 г. геолог Джон Мичелл написал письмо Генри Кавендиш с описанием ожидаемых свойств темных звезд, опубликованным Королевское общество в томе 1784 года. Мичелл подсчитал, что когда космическая скорость на поверхности звезды равна или больше скорости света, генерируемый свет будет захвачен гравитацией, так что звезда не будет видна далекому астроному.

Если полудиаметр сферы той же плотности, что и солнце если бы она превышала скорость Солнца в пропорции 500 к 1, то тело, падающее с бесконечной высоты по направлению к нему, приобрело бы на своей поверхности большую скорость, чем скорость света, и, следовательно, предположим, что свет притягивается той же силой в пропорции по отношению к его vis inertiae, с другими телами, весь свет, излучаемый таким телом, будет возвращаться к нему за счет собственной гравитации. Это предполагает, что гравитация влияет на свет так же, как и массивные объекты.

Идея Мичелла для подсчета количества таких «невидимых» звезд предвосхитила работу астрономов 20-го века: он предположил, что, поскольку определенная часть систем с двойными звездами может содержать по крайней мере одну «темную» звезду, мы можем искать и каталогизировать как можно больше двойных звездных систем и выявить случаи, когда была видна только одна кружащаяся звезда. Затем это обеспечило бы статистическую основу для расчета количества другого невидимого звездного вещества, которое могло бы существовать в дополнение к видимым звездам.

Темные звезды и гравитационные сдвиги

Мичелл также предположил, что будущие астрономы смогут определить поверхностную гравитацию далекой звезды, увидев, насколько свет звезды сместился в более слабый конец спектра, что было предшественником аргумента Эйнштейна 1911 года о гравитационном сдвиге. Однако Мичелл процитировал Ньютона, сказавшего, что синий свет менее энергичен, чем красный (Ньютон считал, что более массивные частицы связаны с большими длинами волн), поэтому предсказанные Мичеллом спектральные сдвиги были в неправильном направлении. Трудно сказать, могло ли осторожное цитирование Мичеллом позиции Ньютона по этому поводу отражать неуверенность Мичелла в том, был ли Ньютон прав, или просто академическая тщательность.

Волновая теория света

В 1796 году математик Пьер-Симон Лаплас продвигал ту же идею в первом и втором изданиях своей книги Exposition du système du Monde, независимо от Мичелла.

Из-за развития волновой теории света Лаплас, возможно, удалил ее из более поздних изданий, поскольку свет стал считаться безмассовой волной и, следовательно, не подвержен влиянию гравитации, и как группа физики отказались от этой идеи, хотя немецкий физик , математик и астроном Иоганн Георг фон Зольднер продолжил с Ньютон с корпускулярная теория света еще в 1804 г.

Сравнения с черными дырами

Непрямое излучение

Темные звезды и черные дыры оба имеют космическую скорость, равную или превышающую скорость света, и критический радиус р ≤ 2M.

Однако темная звезда способна излучать непрямое излучение - направленный вовне свет и материя могут покинуть р = 2M поверхность ненадолго перед повторным захватом и, находясь за пределами критической поверхности, может взаимодействовать с другим веществом или ускоряться от звезды через такие взаимодействия. Таким образом, темная звезда имеет разреженную атмосферу «посещающих частиц», и это призрачное гало материи и света может излучать, хотя и слабо. Также как Быстрее света скорости возможны в механике Ньютона, частицы могут улетать.

Радиационные эффекты

Темная звезда может испускать непрямое излучение, как описано выше. Черные дыры, описанные в современных теориях квантовой механики, испускают излучение посредством другого процесса, Радиация Хокинга, впервые постулированный в 1975 году. Излучение темной звезды зависит от ее состава и структуры; Радиация Хокинга теорема без волос, обычно считается, что он зависит только от массы, заряда и углового момента черной дыры, хотя парадокс информации о черной дыре делает это спорным.

Эффекты искривления света

Если в ньютоновской физике есть гравитационное отклонение света (Ньютон, Кавендиш, Soldner ), общая теория относительности предсказывает вдвое большее отклонение светового луча, скользящего по Солнцу. Это различие можно объяснить дополнительным вкладом кривизны пространства в соответствии с современной теорией: в то время как ньютоновская гравитация аналогична пространственно-временным компонентам общей теории относительности. Тензор кривизны Римана, тензор кривизны содержит только чисто пространственные компоненты, и обе формы кривизны вносят вклад в общее отклонение.

Смотрите также

• Черная дыра
• Магнитосферный вечно коллапсирующий объект
• Q звезда

Рекомендации

• Мичелл, Джон (1784), «О средствах обнаружения расстояния, величины и т. Д. Неподвижных звезд вследствие уменьшения скорости их света, в случае, если такое уменьшение должно иметь место в любой из них, и таких других данных» Должен быть получен из наблюдений, поскольку это будет более необходимо для этой цели. Преподобный Джон Мичелл, BDFRS, в письме Генри Кавендишу, эсквайру FRS и A.S ", Философские труды Лондонского королевского общества, 74: 35–57, Bibcode:1784РСПТ ... 74 ... 35М, Дои:10.1098 / рстл.1784.0008, ISSN  0080-4614, JSTOR  106576
• Шаффер, Саймон (1979). «Джон Мичелл и черные дыры». Журнал истории астрономии. 10: 42–43. Bibcode:1979JHA .... 10 ... 42S. Дои:10.1177/002182867901000104. S2CID  123958527.
• Гиббонс, Гэри (28 июня 1979 г.). «Человек, который изобрел черные дыры [его работа появляется из тьмы через два столетия]». Новый ученый: 1101.
• Израиль, Вернер (1987). «Темные звезды: эволюция идеи». В Хокинге, Стивен В; Израиль, Wemer (ред.). Триста лет гравитации. С. 199–276. ISBN  9780521379762.
• Eisenstaedt, J (декабрь 1991 г.). "Влияние гравитации на распространение света в теории Ньютона. L'archéologie des trous noirs" [Влияние гравитации на распространение света в теории Ньютона. Археология черных дыр. Архив истории точных наук. 42 (4): 315–386. Bibcode:1991AHES ... 42..315E. Дои:10.1007 / BF00375157. S2CID  121763556.
• Торн, Кип (1 января 1995 г.). Черные дыры и искажения времени: возмутительное наследие Эйнштейна (Перепечатка ред.). W. W. Norton & Company. ISBN  978-0-393-31276-8. См. Главу 3 «Черные дыры обнаружены и отвергнуты».
• Фриз, Кэтрин; Гондоло, Паоло; Споляр, Дуглас (2008). «Влияние темной материи на первые звезды: новый этап звездной эволюции». Материалы конференции AIP. 990: 42–44. arXiv:0709.2369. Bibcode:2008AIPC..990 ... 42F. CiteSeerX  10.1.1.245.379. Дои:10.1063/1.2905656. S2CID  17921208.
• Макки, Мэгги (3 декабря 2007 г.). «Первые звезды Вселенной могли быть темными». Новый ученый.
• Споляр, Дуглас; Фриз, Кэтрин; Гондоло, Паоло (2008). «Темная материя и первые звезды: новый этап звездной эволюции». Письма с физическими проверками. 100 (5): 051101. arXiv:0705.0521. Bibcode:2008PhRvL.100e1101S. Дои:10.1103 / PhysRevLett.100.051101. PMID  18352355. S2CID  35322918.