Tamna zvezda (astronomija)

Tamna zvezda je teoretski objekat koji je kompatibilan sa klasičnom mehanikom te, zbog svoje velike mase, ima površinsku Drugu kosmičku brzinu koja je jednaka ili prevazilazi brzinu svetlosti. Kako na svetlost utiče glavitacija po klasičnoj mehanici je nerazrešeno, ali kada bi bila ubrzana na isti način kao projektili, bilo koja svetlost emitovana na površinu tamne zvezde bi bila zarobljena zvezdinom gravitacijom, čineći je tamnom, po čemu je i dobila ime.

Istorija tamne zvezde

Džon Mičel i tamne zvezde

Tokom 1783. godine, geolog Džon Mičel je napisao dugo pismo Henriju Kevendišu, u kojem je okvirno opisao očekivana svojstva tamnih zvezda, objavljeno 1784. godine od strane Kraljevskog društva. Mičel je proračunao da kada je druga kosmička brzina na površini zvezde bila jednaka ili veća od brzine svetlosti, generisana svetlost bi bila gravitacijski zarobljena, te zvezda ne bi bila vidljiva udaljenom astronomu.

Ako bi poluprečnik iste gustine kao Sunčev premašio prečnik Sunca u proporciji 500 prema 1, telo koje ima beskonačnu visinu ka njemu bi stekla na svojoj površini veću brzinu od brzine svetlosti, što bi rezultirano time da bi ta svetlost bila privučena od strane iste sile propornionalne sa njenom vis inertiae, sa drugim telima, sva svetlost emitovana sa takvih tela bi morala da se vrati nazad zbog svoje lične gravitacije. Iz ovoga se da zaključiti da je uticaj gravitacije identičan uticaju na masivne objekte.

Mičelova ideja za računanje broja takve nevidljive zvezde je podstakla rad mnogih astronoma 20. veka: on je predložio da, s obzirom da određena proporcija sistema duplih zvezda može sadržati bar jednu tamnu zvezdu, možemo tražiti i katalogizirati što više sistema duplih zvezda, i identifikovati slučajeve gde je vidljiva samo jedna cirkularna zvezda. To bi onda pružilo istu vrstu statističke podloge za proračunavanje količine drugih neviđenih zvezdanih materija koje možda postoje, pored već vidljivih zvezda.

Tamne zvezde i gravitacione promene

Mičel je takođe predvideo da bi budući astronomi mogli da identifikuju površinsku gravitaciju udaljenih zvezda samo videvši kako se zvezdana svetlost prebacuje na slabiji deo spektara, što je preteča Njutnove ideje o promeni gravitacije iz 1911. godine. Međutim, Mičel je citirao Njutna rekavši da plava svetlost ima manje energije od crvene (Njutn je smatrao da su masivnije čestice povezane sa većim talasnim dužinama), te je Mičel predvideo da su promene u spektru bile u pogrešnom pravcu. Teško je reći da li je Mičelovo pažljivo citiranje Njutnovog stava o ovome prikazivalo manjak ubeđenja kod Mičela u to da li je Njutn bio u pravu.

Talasna teorija svetlosti

Godine 1796. je matematičar Pjer Simon Laplas promovisao istu ideju u prvom i drugom izdanju svoje knjige Exposition du système du Monde, navodno nezavisno od Mičela.

Laplas je možda to kasnije i uklonio iz svojih narednih izdanja zbog raszvitka talasne teorije o svetlosti; svetlost za koju se tada verovalo da je bezmasni talas, te nije mogao da utiče na gravitaciju. Iako je nemački fizičar, matematičar i astronom Johan Georg von Soldner nastavio sa Njutnovom korpuskularnom teorijom svetlosti tek 1804. godine, grpuno, fizičari su došli na tu ideju.

Indirektna radijacija

Tamne zvezde i crne rupe obe imaju drugu kosmičku brzinu jednaku ili koja premašuje brzinu svetlosti, kao i kritički radijus koji iznosi r ≤ 2M.

Međutim, tamna zvezda može emitovati indirektnu radijaciju - svetlost okrenutu ka spoljašnjosti i materiju koja može napustiti površinu od r = 2M brzo pre nego što bude zarobljena, i samim tim je izvan kritičke površine, te može reagovati sa drugim materijama, ili može biti slobodno ubrzana od zvezde sa šansom da reaguje sa drugim materijama. Stoga, tamna zvezda ima vrlo retku atmosferu sastavljenu od čestica-posetilaca, i ovaj providni oreol načinjen od materije može biti radioaktivan, mada vrlo slabo.

Druga stavka jeste da biti brži od svetlosti jeste moguće prema Njutnovim zakonima fizike, moguće je da objekti lete sa dovonjno sile da pobegnu.

Poređenje sa crnim rupama

Uticaji radijacije: Tamna zvezda može emitovati indirektnu radijaciju, kao što je gore opisano. Crne rupe opisane trenutnim teorijama o kvantnoj mehanici emituju radijaciju putem drugačijeg procesa - Hoking radijacije, koji je uspostavljen 1975. godine. Radijacija emitovana tamnom zvezdom zavisi od svoje kompozicije i strukture; za Hoking radijaciju se smatra da zavisi jedino od mase crne rupe, njenog punjenja, i momenta impulsa, iako paradoks informacija o crnim rupama to čini vrlo kontroverznim.

Efekti koji prelamaju svetlost: Iako su istorijski Njutnovi argumenti mogli odvesti ka gravitacionoj defleksiji svetlosti, opšta teorija relativnosti predviđa duplo više defleksije u zraku koji oblaže Sunce. Ova razlika se može opisati dodatnim doprinosom krivini prostora pod modernom teorijom: dok je Njutnovska gravitacija analogna sa vremensko-prostornim komponentama Rajmanovog tenzora krivine opšte teorije relativnosti, tenzor krivine takođe sadrži i čisto prostorne komponente, i oba ovlika krivine doprinose potpunoj defleksiji.

Vidi još

Crna rupa

Reference

Spoljar, daglas; Friz, Ketrin; Gondolo, Paolo (2008). „Tamna materija i prve zvezde: Nova faza zvezdane evolucije”. Pisma fizičkog pregleda. 100 (5): 051101. Bibcode:2008PhRvL.100e1101S. arXiv:0705.0521  . doi:10.1103/PhysRevLett.100.051101.
Ketrin Friz Paolo Gondolo, i Daglas Spoljar "Efekat tamne materije na prve zvezde: Nova faza zvezdane evolucije", Postpuci prvih zvezda III, Santa Fe, Novi Meksiko, 16–20. jul (2007).
Mičel, Džon (1784), „pokušaji otkrivasnja udaljenosti, magnitude i dr. fiksiranih zvezdam kao posledica umanjenja jačine njehove svetlosti, u slučaju da se u bilo kojoj od njih dogodi takav slučaj, i da informacije takvog tipa proizađu iz opservacija, kao što bi i bilo krajnje potrebno za studiju ovakvih slučajeva. Džon Mičel, u pismu Henriju Kavendišu.”, Filozofske transakcije Kraljevskog društva u Londonu, Kraljevsko drušštvo, 74: 35—57, Bibcode:1784RSPT...74...35M, ISSN 0080-4614, doi:10.1098/rstl.1784.0008
Sajmon Šrafer "Džon Mičel i crne rupe", Žurnal o istoriji astronomije 10 42–43 (1979)
Geri Gibons, Čovek koji je izmislio crne rupe [njegov rad isplivava iz mraka nakon dva veka]", Novi naučnik, 28. jun str. 1101 (1979)
Dž. Ajsensted, "De L'influence de la gravitation sur la propagation de la lumière en théorie Newtonienne. L'archéologie des trous noirs", Arch. Hist. Exact Sci. 42 315–386 (1991)
Verner Izrael, "Tamne zvezde: Evolucija jedne ideje", strane 199–276 Hokingovog i Izraelovog Trista godina gravitacije (1987)
Kip Torn, Crne rupe i vremenski vrtlozi: Ajnštajnov neprikosloveni legat, V. V. Norton i drugi; 1. januar. 1995. ISBN 978-0-393-31276-8..

Posebno poglavlje 3 "crne rupe, otkrivene i odbijene".

Megi MekKi, "Prve zvezde univerzuma su možda bile tamne", Novi naučnik, 3. decembar (2007)