الانهيار الثقالي
الانهيار الثقالي هو انكماش جامح لجسم ضخم تحت تأثير جاذبيته الخاصة بمجرد أن يصبح الضغط الداخلي غير قادر على دعمه، وهي العملية التي تشكل الأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء.
Definition
الانهيار الثقالي هو الانكماش الديناميكي لجسم يتأثر بجاذبيته الذاتية عندما يفشل دعم الضغط، مما يؤدي إما إلى بقايا مدمجة مستقرة مثل قزم أبيض أو نجم نيوتروني، أو، فوق كتلة حرجة، إلى تكوين أفق حدث وثقالة ثقب أسود.
Scope
يغطي هذا الموضوع توازن واستقرار الأجسام المدمجة، وحدود كتلة شاندراسيخار وتولمان-أوبنهايمر-فولكوف التي لا يوجد بعدها أي تكوين ثابت، ونموذج أوبنهايمر-سنايدر المثالي للانهيار الخالي من الضغط، وظهور الأسطح المحاصرة وتكوين الأفق، والفرق بين الانهيار كما يراه المراقبون الساقطون والبعيدون، والإعدادات الفيزيائية الفلكية للمستعرات العظمى وتكوين الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية.
Core questions
- ما الذي يحدد ما إذا كان النجم المنهار سيصبح نجمًا نيوترونيًا أم ثقبًا أسود؟
- كيف يظهر الانهيار بشكل مختلف لمراقب ساقط وآخر بعيد؟
- ما هي حدود الكتلة التي تقيد وجود الأجسام المدمجة المستقرة؟
Key concepts
- حد شاندراسيخار
- حد تولمان-أوبنهايمر-فولكوف
- ضغط الانحطاط
- تكوين السطح المحاصر
- التجمد الظاهري عند الأفق
- انهيار لب المستعر الأعظم
Key theories
- انهيار أوبنهايمر-سنايدر
- يُظهر الانهيار المثالي لكرة متجانسة خالية من الضغط أن السطح يعبر نصف قطر شفارتزشيلد الخاص به في زمن مناسب محدود، مكونًا أفق حدث، بينما يرى مراقب بعيد أن الانهيار يبدو وكأنه يتجمد ويتحول إلى اللون الأحمر عند الأفق.
- حدود الكتلة للأجسام المدمجة
- يمكن لضغط الانحطاط أن يدعم قزمًا أبيض فقط حتى حد شاندراسيخار ونجمًا نيوترونيًا فقط حتى حد تولمان-أوبنهايمر-فولكوف؛ وبعد هذه الحدود، لا يوجد توازن ثابت ويكون الانهيار إلى ثقب أسود أمرًا حتميًا.
Clinical relevance
الانهيار الثقالي هو المحرك وراء المستعرات العظمى لانهيار اللب، وتكوين النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، واندماجات الأجسام المدمجة التي تُكتشف كموجات جاذبية؛ وتُستخدم حدود الكتلة التي يحددها لتفسير الكتل المستنتجة للنجوم النيوترونية والثقوب السوداء المرصودة.
History
اكتشف شاندراسيخار حد كتلة القزم الأبيض في عام 1931؛ وفي عام 1939، اشتق أوبنهايمر وفولكوف حد النجم النيوتروني، ونشر أوبنهايمر وسنايدر أول نموذج نسبي للانهيار المستمر إلى ثقب أسود، وهي نتائج تم تجاهلها إلى حد كبير حتى أحيتها نهضة النسبية العامة في الستينيات.
Key figures
- J. Robert Oppenheimer
- Hartland Snyder
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Richard Tolman
Related topics
Seminal works
- oppenheimer1939
- shapiroteukolsky1983
Frequently asked questions
- لماذا لا يرى مراقب بعيد النجم يعبر الأفق أبدًا؟
- يتحول الضوء من السطح المنهار بشكل متزايد إلى اللون الأحمر ويتأخر كلما صعد بالقرب من الأفق، لذلك يرى مراقب بعيد السطح يتباطأ ويتلاشى، ويبدو وكأنه يتجمد، على الرغم من أن السطح نفسه يعبر الأفق في زمن مناسب محدود.
- هل ينتهي كل نجم ضخم كثقب أسود؟
- لا. تعتمد النتيجة على كتلة البقايا: تشكل اللب الأخف أقزامًا بيضاء، وتشكل اللب المتوسط نجومًا نيوترونية، وفقط اللب الذي يتجاوز حد كتلة النجم النيوتروني ينهار إلى ثقوب سوداء، مع تأثير كبير لفقدان الكتلة أثناء حياة النجم على النتيجة.