Путенихин П. В.
30.06.2016 г.

  На главную раздела "Научные работы"


          Как выглядит рождение черной дыры на анимации

    
          В заключение, для большей наглядности покажем процесс коллапса нейтронной звезды в черную дыру в виде gif-анимации:

Пример изображения
Рис.3 Процесс коллапса нейтронной звезды в черную дыру. Нейтронный шар просто
уходит под горизонт, не меняя своих размеров (не падая на сингулярность).

          Изначально нейтронная звезда на анимации имеет массу 1,4Мс – масс Солнца. В процессе эволюции она поглощает внешнее вещество порциями (для определенности) по 0,01Мс. Масса звезды М=kMc увеличивается, как показано на рисунке. При увеличении её массы соответственно возрастают также её объем V и радиус Rнз (шкала X на рисунке - в километрах) – это внешний красный контур на рисунке. С учетом плотной упаковки шаров kпл:
 
Пример изображения

Пример изображения
 
          Объем звезды вычислен по совокупному объёму, занимаемому нейтронами с учетом плотности упаковки, имеющими массу Мn и объем Vn каждый, образующими все вместе такую же общую массу, как и звезда. Вычисления показали, что черная дыра имеет заведомо больший объем, и нейтроны помещаются в ней целиком. Это несколько нарушает логику картины, поскольку с использованным допущением в некоторые моменты времени гравитационный радиус окажется больше, чем радиус нейтронного ядра, хотя коллапс ещё не наступил. Поэтому для графических построений введём искусственную величину – коэффициент пористости. Он компенсирует тот факт, что плотно упакованные нейтроны на самом деле занимают меньший объём, чем соответствующий этой массе гравитационный радиус. Коэффициент подбираем по очевидному условию, что радиус нейтронного шара равен гравитационному при массе, когда начинается коллапс, и которая, соответственно, равна минимальной массе черной дыры – 2,5Мс.

Пример изображения

          Из чего вычисляем коэффициент пористости:

Пример изображения

          С его учетом уравнение для радиуса звезды на анимации примет вид:

Пример изображения

          Поскольку рисунок симметричный, для компактности показана только четвертая часть нейтронной звезды. Внутренний желтый контур – это гравитационный радиус (на рисунке - в километрах), соответствующий текущей массе звезды, в метрах равный:

Пример изображения

          Начальные значения радиусов при k=1,4 равны:

Пример изображения

          Вычисленные радиусы в масштабе использованы для построения на анимации соответствующих контуров горизонта и нейтронного ядра. Видно, как при увеличении массы звезды гравитационный радиус «поглощает» звезду, превращая её в черную дыру. Никакого коллапса в сингулярность для этого не потребовалось. Для удобства начальный момент, момент коллапса и последний момент на анимации выделены паузами в 3 секунды.

          Главное, что показывает анимация, – для образования горизонта черной дыры совершенно не нужна никакая сингулярность. Обычный, нормальный объём нейтронов, даже не сжатых до плотности атомного ядра, создаёт тот же самый эффект горизонта. Нужна ли здесь лишняя сущность?


          Литература


1.    Баско М.М., Адиабатический процесс, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1190211
2.    Богородский А.Ф. Всемирное тяготение. – К.: Наук. думка, 1971. – 354 c., URL: www.booksshare.net/books/physics/bogorodskiy-af/1971/files/vsemirnoetyagotenie1971.djvu
3.    Вергелес С.Н. - Лекции по теории гравитации. Учебное пособие. - М., МФТИ, 2001.- 428с.
4.    Вырожденный газ, Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Квантовый_газ
5.    Гончарова Н.Г., Модель Ферми-газа (ФГМ). ФГМ в астрофизике, URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/nucmodl/nml06.htm
6.    Горунович В., Нейтрон, URL: https://sites.google.com/site/gorunovichvladimir/home/russkij/elementarnye-casticy/spisok-castic/bariony/nejtron
7.    Гравитационная сингулярность. Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гравитационная_сингулярность
8.    Звёздные Чёрные Дыры, URL: http://cunc.ru/stellar-black-holes.html
9.    Имшеник В.С., Гравитационный коллапс, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1191764
10.    Канарев Ф.М., Нейтрон, SciTechLirbrary, 2013, URL: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/12585.html
11.    Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. П. Теория поля.— 8-е изд., стереот.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, (Т. II).
12.    Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. IX / Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Статистическая физика. В 2 ч. Ч. 2. Теория конденсированного состояния. — 3-е изд., стереот. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.
13.    Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб.пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. V. Статистическая физика. Ч. I. — 5-е изд., стереот.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, (Т. V).
14.    Левин А., Удивительная история черных дыр, «Популярная механика» №11, 2005, URL: http://elementy.ru/lib/164648
15.    Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж., Гравитация, том 3. – М.: «Мир», 1977
16.    Миронова И.В., Белые карлики и нейтронные звезды, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1170638/evolution/hr_diagram/wd.htm
17.    Нейтрон, Викизнание, URL: http://www.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/Нейтрон
18.    Нейтронная звезда, Wikia, URL: http://ru.science.wikia.com/wiki/Нейтронная_звезда
19.    Новиков И. Д., Черные дыры и Вселенная. – М.: Мол. гвардия, 1985. – 190 с., ил. – (Эврика), URL:          
http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/blackwhole/Novik/blackn.htm
20.    Новиков И.Д., Релятивистский гравитационный коллапс, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1188636
21.    Новиков И.Д., Фролов В.П., Физика черных дыр. – М. : Наука., Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986, 328 с., URL: http://mexalib.com/download/22371
22.    Основы теоретической физики. Конспект обзорных лекций. Явление Бозе-конденсации. Понятие о сверхтекучести. //Автор-сост. И.И. Хвалченко. – Елабуга: ЕГПУ, 2008, URL: http://studopedia.ru/2_59878_yavlenie-boze-kondensatsii-ponyatie-o-sverhtekuchesti.html
23.    Планеты внутри черной дыры, URL: http://lenta.ru/articles/2011/05/11/holes/
24.    Постнов К.А., Вырожденный газ, ГАИШ, Москва, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1162150
25.    Постнов К.А., Лекции по Общей Астрофизике для Физиков. 7.2. Вырождение вещества, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/7lec/node3.html
26.    Предел Оппенгеймера – Волкова, Википедия, URL:  https://ru.wikipedia.org/wiki/Предел_Оппенгеймера_-_Волкова
27.    Путенихин П.В., Происхождение Вселенной – гипотеза о веществолизации материи, 2012, URL: http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/universe.shtml
28.    Путенихин П.В., Темная материя Млечного пути, 2015, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/mw_037.shtml
29.    Путенихин П.В., Тёмная энергия - гипотеза о происхождении, 2012, URL:    
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/energy.shtml
30.    Путенихин Путешествие под горизонт черной дыры с возвратом, 2015, URL:    
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/tonnel.shtml
31.    Пушкин А.С., Сказка о царе Салтане, URL: http://lib.ru/LITRA/PUSHKIN/saltan.txt
32.    Садовский М.В., Лекции по статистической физике, Институт Электрофизики УрО РАН, Екатеринбург, 1999 г.
33.    Сингулярность. Википедия, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сингулярность  
34.    Слоэн Н. Дж. А., Упаковка шаров, URL: http://ega-math.narod.ru/Nquant/Spheres.htm
35.    Тёмная материя может увеличивать допустимую массу нейтронных звёзд. Компьюлента, 2012, URL: http://science.compulenta.ru/702844/, http://arxiv.org/pdf/1208.3722v1.pdf
36.    Фролов В. П., Введение в физику черных дыр. – М.: Знание, 1983. – 64 с. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Физика»; № 1), URL: http://dl.krelib.com/files/5269/physics/Black_Frol.djvu
37.    Хокинг С., Пенроуз Р., Природа пространства и времени. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 160 стр.
38.    Хокинг С., Черные дыры и молодые вселенные [пер. с англ. М. Кононова]. — СПб.: Амфора. ТИД Амфора, 2009. —166 с.
39.    Черепащук А. М., Чернин А. Д., Вселенная, жизнь, черные дыры. — Фрязино: «Век 2», 2004. — 320 с. — (Наука для всех). URL: http://dl.lux.bookfi.org/genesis/859000/83d722a3fbec7f5114b39ee035e3973a/_as/%5BCHerepashuk_A.M.,_CHernin_A.D.%5D_Vselennaya,_zhizn(BookFi.org).djvu
40.    Черная дыра, загадки гравитации, URL: http://www.b-i-o-n.ru/theory/chernaja-dyra-zagadka-gravitacii
41.   Юнгельсон Л.Р. Эволюция звезд, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1188340

03.05.2015

Материал поступил в редакцию 16.04.2016

Адрес полного текста статьи в интернете URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/singular.shtml

Иллюстрации и уравнения к статье (зеркала)
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/
https://cloud.mail.ru/public/8WpP/qeaUMAiGz
https://cloud.mail.ru/public/Hq7e/jZ9YZGJW9
https://yadi.sk/d/EZg36rrKmJDwk
https://drive.google.com/folderview?id=0B0uM56-EnG4ZaUFJb0YzY3YtcVU&usp=drive_web
http://fileload.info/users/putenikhin/

 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить