Гравитационный коллапс
Гравитацио́нный колла́пс — быстрое сжатие объектов под действием гравитационных сил, один из фундаментальных способов формирования объектов во Вселенной. Гравитационный коллапс вызывает также распад облаков газа на отдельные сгустки, в случае формирования звёзд называемые глобулами. Так равномерное распределение материи образует скопления галактик, сами галактики, и отдельные звёзды. В процессе развития отдельной звезды коллапс останавливается благодаря началу термоядерных реакций, повышающих температуру и соответственно газовое давление.
Для объектов высокой плотности, таких как белые карлики и нейтронные звёзды, гравитационному коллапсу противостоят соответственно давление вырожденного газа и нейтронов; однако имеется абсолютный предел Оппенгеймера — Волкова, за которым нет физических механизмов противостояния коллапсу, в результате чего достаточно массивная (более 3-4 M☉) нейтронная звезда превращается в чёрную дыру. Гравитационный коллапс ядер звёзд в нейтронную звезду или чёрную дыру вызывает разлёт внешней оболочки под действием выделяемой энергии, создавая феномен сверхновой звезды.
Гравитационный коллапс облаков газа
Находящиеся в пространстве облака газа достаточно больших размеров вследствие случайных флуктуаций теряют равномерное распределение плотности. Процессу содействуют гравитационные силы, объединяющие сгустки материи, но препятствует рост давления и температуры газа. Однако облака малой плотности прозрачны для инфракрасного излучения, и однажды начавшийся, гравитационный коллапс продолжается.
Гравитационный коллапс в ходе формирования звезд
Меньшие облака газа, в тысячи и десятки тысяч масс Солнца, по мере сжатия, согласно расчётам распадаются на ещё меньшие, по массе соответствующие Солнцу, меньшие его, и превышающие в десятки (реже сотни) раз. Такие сгустки на промежуточной стадии превращения в протозвезду называют глобулами. Расчёты показывают, что скорость формирования звёзд зависит от массы глобул, и если для масс в десятки солнечных оно составляет миллионы лет, то для массы Солнца и меньше десятки и даже сотни миллионов лет. В ходе звездообразования, при наличии достаточного момента вращения, вместо одиночной или кратной звезды из глобулы образуется звезда с планетной системой, причём передача углового момента от сжимающегося ядра к протопланетному диску происходит за счёт магнитного поля вращающегося ядра протозвезды.
Неограниченный гравитационный коллапс звезды
Достоверность этой статьи поставлена под сомнение. |
Когда давление вещества, находящегося в процессе термоядерного синтеза в ядре массивной звезды, снижается и становится не в состоянии сопротивляться гравитации верхних слоёв, они коллапсируют («падают») на нижние. Вещество сжимается со скоростью, достигающей 70000 км/с (что примерно равно 0,23 скорости света — с), и это приводит к быстрому росту температуры и плотности. Дальнейшее развитие событий зависит от массы и структуры коллапсирующего ядра. Виды ядер следующие: вырожденные ядра с малой массой, образующие нейтронные звёзды; вырожденные ядра с большей массой, в основном полностью разрушающиеся до чёрных дыр; невырожденные ядра, подвергающиеся убегающему слиянию.
Начальный коллапс вырожденных ядер ускоряется за счёт бета-распада, фоторасщепления и захвата электронов, что вызывает . При увеличении плотности эмиссия нейтрино отсекается, поскольку они захватываются ядром. Внутреннее ядро в конечном итоге достигает обычно 30 км в диаметре и плотности, сравнимой с плотностью атомного ядра, и давление нейтронного вырождения пытается остановить коллапс. Если масса ядра превышает примерно 15 М☉ (масс солнца), то вырождение нейтронов недостаточно, чтобы остановить коллапс звезды, и она становится чёрной дырой.
В ядрах с меньшей массой коллапс останавливается, и вновь образованное нейтронное ядро имеет начальную температуру около 100 миллиардов кельвинов, что в 6000 раз превышает температуру солнечного ядра. При этой температуре пары нейтрино-антинейтрино всех «ароматов» эффективно образуются при тепловом излучении. Эти тепловые нейтрино в несколько раз более распространены, чем нейтрино с электронным захватом. Примерно 10% массы покоя звезды в результате десятисекундного выброса нейтрино преобразуется в энергию порядка около 1046 джоулей; это является основным результатом события. Внезапно остановившийся коллапс ядра возобновляется и производит ударную волну, которая в течение нескольких миллисекунд останавливается во внешнем ядре, поскольку энергия теряется из-за распада тяжёлых элементов. Чтобы объяснить высокую яркость процесса в видимом спектре, предполагается данный процесс: его физика не совсем понятна, но предполагается, что внешние слои ядра поглощают около 1044 джоулей (1 foe) от импульса нейтрино; есть и другие теории о том, как «питать» взрыв.
Некоторая масса материала из внешней оболочки падает обратно на нейтронную звезду, и для ядер за пределами около 8 М☉ существует достаточный запас для образования чёрной дыры. Этот запасной вариант уменьшает созданную кинетическую энергию и массу выброшенного радиоактивного материала, но в некоторых ситуациях он также может генерировать релятивистские струи, которые приводят к гамма-всплеску или исключительно яркой светящейся сверхновой.
Распад массивного невырожденного ядра приводит к дальнейшему слиянию ядер. Когда коллапс ядра инициируется парной нестабильностью, начинается слияние ядер кислорода, и коллапс может быть остановлен. Для масс ядра 40-60 M☉ коллапс останавливается, и звезда остаётся неповреждённой, но коллапс будет происходить снова, когда сформируется большее ядро.
Для ядер около 60-130 M☉ слияние ядер кислорода и более тяжёлых элементов настолько энергично, что вся звезда разрушается, вызывая появление сверхновой.
На верхнем конце диапазона масс возникающая сверхновая необычно светлая и чрезвычайно долгоживущая — из колоссальной массы выбрасываются ядра 56Ni.
Для ещё больших масс ядра температура ядра становится достаточно высокой, чтобы позволить фоторасщеплению и ядру полностью коллапсировать в чёрную дыру.
См. также
- Звёздная эволюция
- Белый карлик
- Гравитационная неустойчивость
Примечания
- ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЛЛАПС | Энциклопедия Кругосвет. www.krugosvet.ru. Дата обращения: 15 апреля 2021. Архивировано 15 апреля 2021 года.
- Астронет > Гравитационный коллапс. www.astronet.ru. Дата обращения: 15 апреля 2021. Архивировано 15 апреля 2021 года.
- Звездообразование - Физическая энциклопедия. www.femto.com.ua. Дата обращения: 15 апреля 2021. Архивировано 23 июня 2021 года.
Ссылки
- «Гравитационный коллапс» в Физической энциклопедии
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Гравитационный коллапс, Что такое Гравитационный коллапс? Что означает Гравитационный коллапс?
Gravitacio nnyj kolla ps bystroe szhatie obektov pod dejstviem gravitacionnyh sil odin iz fundamentalnyh sposobov formirovaniya obektov vo Vselennoj Gravitacionnyj kollaps vyzyvaet takzhe raspad oblakov gaza na otdelnye sgustki v sluchae formirovaniya zvyozd nazyvaemye globulami Tak ravnomernoe raspredelenie materii obrazuet skopleniya galaktik sami galaktiki i otdelnye zvyozdy V processe razvitiya otdelnoj zvezdy kollaps ostanavlivaetsya blagodarya nachalu termoyadernyh reakcij povyshayushih temperaturu i sootvetstvenno gazovoe davlenie Model mehanizma gravitacionnogo kollapsa Dlya obektov vysokoj plotnosti takih kak belye karliki i nejtronnye zvyozdy gravitacionnomu kollapsu protivostoyat sootvetstvenno davlenie vyrozhdennogo gaza i nejtronov odnako imeetsya absolyutnyj predel Oppengejmera Volkova za kotorym net fizicheskih mehanizmov protivostoyaniya kollapsu v rezultate chego dostatochno massivnaya bolee 3 4 M nejtronnaya zvezda prevrashaetsya v chyornuyu dyru Gravitacionnyj kollaps yader zvyozd v nejtronnuyu zvezdu ili chyornuyu dyru vyzyvaet razlyot vneshnej obolochki pod dejstviem vydelyaemoj energii sozdavaya fenomen sverhnovoj zvezdy Gravitacionnyj kollaps oblakov gazaOsnovnaya statya Evolyuciya galaktik Formirovanie galaktik Nahodyashiesya v prostranstve oblaka gaza dostatochno bolshih razmerov vsledstvie sluchajnyh fluktuacij teryayut ravnomernoe raspredelenie plotnosti Processu sodejstvuyut gravitacionnye sily obedinyayushie sgustki materii no prepyatstvuet rost davleniya i temperatury gaza Odnako oblaka maloj plotnosti prozrachny dlya infrakrasnogo izlucheniya i odnazhdy nachavshijsya gravitacionnyj kollaps prodolzhaetsya Gravitacionnyj kollaps v hode formirovaniya zvezdOsnovnaya statya Zvezdoobrazovanie Menshie oblaka gaza v tysyachi i desyatki tysyach mass Solnca po mere szhatiya soglasno raschyotam raspadayutsya na eshyo menshie po masse sootvetstvuyushie Solncu menshie ego i prevyshayushie v desyatki rezhe sotni raz Takie sgustki na promezhutochnoj stadii prevrasheniya v protozvezdu nazyvayut globulami Raschyoty pokazyvayut chto skorost formirovaniya zvyozd zavisit ot massy globul i esli dlya mass v desyatki solnechnyh ono sostavlyaet milliony let to dlya massy Solnca i menshe desyatki i dazhe sotni millionov let V hode zvezdoobrazovaniya pri nalichii dostatochnogo momenta vrasheniya vmesto odinochnoj ili kratnoj zvezdy iz globuly obrazuetsya zvezda s planetnoj sistemoj prichyom peredacha uglovogo momenta ot szhimayushegosya yadra k protoplanetnomu disku proishodit za schyot magnitnogo polya vrashayushegosya yadra protozvezdy Neogranichennyj gravitacionnyj kollaps zvezdyDostovernost etoj stati postavlena pod somnenie Neobhodimo proverit tochnost faktov i dostovernost svedenij izlozhennyh v etoj state Sootvetstvuyushuyu diskussiyu mozhno najti na stranice obsuzhdeniya 13 aprelya 2021 Kogda davlenie veshestva nahodyashegosya v processe termoyadernogo sinteza v yadre massivnoj zvezdy snizhaetsya i stanovitsya ne v sostoyanii soprotivlyatsya gravitacii verhnih sloyov oni kollapsiruyut padayut na nizhnie Veshestvo szhimaetsya so skorostyu dostigayushej 70000 km s chto primerno ravno 0 23 skorosti sveta s i eto privodit k bystromu rostu temperatury i plotnosti Dalnejshee razvitie sobytij zavisit ot massy i struktury kollapsiruyushego yadra Vidy yader sleduyushie vyrozhdennye yadra s maloj massoj obrazuyushie nejtronnye zvyozdy vyrozhdennye yadra s bolshej massoj v osnovnom polnostyu razrushayushiesya do chyornyh dyr nevyrozhdennye yadra podvergayushiesya ubegayushemu sliyaniyu Nachalnyj kollaps vyrozhdennyh yader uskoryaetsya za schyot beta raspada fotorasshepleniya i zahvata elektronov chto vyzyvaet Pri uvelichenii plotnosti emissiya nejtrino otsekaetsya poskolku oni zahvatyvayutsya yadrom Vnutrennee yadro v konechnom itoge dostigaet obychno 30 km v diametre i plotnosti sravnimoj s plotnostyu atomnogo yadra i davlenie nejtronnogo vyrozhdeniya pytaetsya ostanovit kollaps Esli massa yadra prevyshaet primerno 15 M mass solnca to vyrozhdenie nejtronov nedostatochno chtoby ostanovit kollaps zvezdy i ona stanovitsya chyornoj dyroj V yadrah s menshej massoj kollaps ostanavlivaetsya i vnov obrazovannoe nejtronnoe yadro imeet nachalnuyu temperaturu okolo 100 milliardov kelvinov chto v 6000 raz prevyshaet temperaturu solnechnogo yadra Pri etoj temperature pary nejtrino antinejtrino vseh aromatov effektivno obrazuyutsya pri teplovom izluchenii Eti teplovye nejtrino v neskolko raz bolee rasprostraneny chem nejtrino s elektronnym zahvatom Primerno 10 massy pokoya zvezdy v rezultate desyatisekundnogo vybrosa nejtrino preobrazuetsya v energiyu poryadka okolo 1046 dzhoulej eto yavlyaetsya osnovnym rezultatom sobytiya Vnezapno ostanovivshijsya kollaps yadra vozobnovlyaetsya i proizvodit udarnuyu volnu kotoraya v techenie neskolkih millisekund ostanavlivaetsya vo vneshnem yadre poskolku energiya teryaetsya iz za raspada tyazhyolyh elementov Chtoby obyasnit vysokuyu yarkost processa v vidimom spektre predpolagaetsya dannyj process ego fizika ne sovsem ponyatna no predpolagaetsya chto vneshnie sloi yadra pogloshayut okolo 1044 dzhoulej 1 foe ot impulsa nejtrino est i drugie teorii o tom kak pitat vzryv Nekotoraya massa materiala iz vneshnej obolochki padaet obratno na nejtronnuyu zvezdu i dlya yader za predelami okolo 8 M sushestvuet dostatochnyj zapas dlya obrazovaniya chyornoj dyry Etot zapasnoj variant umenshaet sozdannuyu kineticheskuyu energiyu i massu vybroshennogo radioaktivnogo materiala no v nekotoryh situaciyah on takzhe mozhet generirovat relyativistskie strui kotorye privodyat k gamma vsplesku ili isklyuchitelno yarkoj svetyashejsya sverhnovoj Raspad massivnogo nevyrozhdennogo yadra privodit k dalnejshemu sliyaniyu yader Kogda kollaps yadra iniciiruetsya parnoj nestabilnostyu nachinaetsya sliyanie yader kisloroda i kollaps mozhet byt ostanovlen Dlya mass yadra 40 60 M kollaps ostanavlivaetsya i zvezda ostayotsya nepovrezhdyonnoj no kollaps budet proishodit snova kogda sformiruetsya bolshee yadro Dlya yader okolo 60 130 M sliyanie yader kisloroda i bolee tyazhyolyh elementov nastolko energichno chto vsya zvezda razrushaetsya vyzyvaya poyavlenie sverhnovoj Na verhnem konce diapazona mass voznikayushaya sverhnovaya neobychno svetlaya i chrezvychajno dolgozhivushaya iz kolossalnoj massy vybrasyvayutsya yadra 56Ni Dlya eshyo bolshih mass yadra temperatura yadra stanovitsya dostatochno vysokoj chtoby pozvolit fotorasshepleniyu i yadru polnostyu kollapsirovat v chyornuyu dyru Sm takzheZvyozdnaya evolyuciya Belyj karlik Gravitacionnaya neustojchivostPrimechaniyaGRAVITACIONNYJ KOLLAPS Enciklopediya Krugosvet rus www krugosvet ru Data obrasheniya 15 aprelya 2021 Arhivirovano 15 aprelya 2021 goda Astronet gt Gravitacionnyj kollaps neopr www astronet ru Data obrasheniya 15 aprelya 2021 Arhivirovano 15 aprelya 2021 goda Zvezdoobrazovanie Fizicheskaya enciklopediya neopr www femto com ua Data obrasheniya 15 aprelya 2021 Arhivirovano 23 iyunya 2021 goda SsylkiZnacheniya v Vikislovare Gravitacionnyj kollaps v Fizicheskoj enciklopediiV state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 15 aprelya 2021
