Жарықтан тез жылдамдықпен қашатын жұлдыз – Ньютон механикасы тұрғысынан қарастырылған қара жұлдыз.
Dark star (Newtonian mechanics)
Қара жұлдыз – Ньютон механикасына сәйкес, жарықтан жылдамдығы артық қашқыш жылдамдығы бар теориялық объект. Жарық тартылысқа түсіп, көрінбейді. 1783 ж. сипатталған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жарық жылдамдығынан жоғары құтылу жылдамдығына ие нысандар астрономиялық нысандар, Ньютон механикасымен сипатталған.
Object with escape velocity exceeding the speed of light
astronomical objects described by Newtonian mechanics
Қара жұлдыз – Ньютон механикасымен сәйкес теориялық нысан. Оның үлкен массасының салдарынан, беткі құтылу жылдамдығы жарық жылдамдығына тең немесе одан асып түседі. Ньютон механикасы бойынша гравитация жарыққа қалай әсер ететіні белгісіз, бірақ егер жарық снарядтар сияқты үдесе, онда қара жұлдыздың бетінен шыққан кез келген жарық жұлдыздың гравитациясымен ұсталып қалады, осылайша ол қараңғы болып көрінеді, сондықтан оған осылай ат қойылған. Қара жұлдыздар жалпы салыстырмалылық теориясындағы қара тесіктерге ұқсас.
A dark star is a theoretical object compatible with Newtonian mechanics that, due to its large mass, has a surface escape velocity that equals or exceeds the speed of light. Whether light is affected by gravity under Newtonian mechanics is unclear but if it were accelerated the same way as projectiles, any light emitted at the surface of a dark star would be trapped by the star's gravity, rendering it dark, hence the name. Dark stars are analogous to black holes in general relativity.
Джон Мичелл және қараңғы жұлдыздар
1783 жылы геолог Джон Мичелл Генри Кавендишке қараңғы жұлдыздардың күтілетін қасиеттерін сипаттайтын хат жазды, ол 1784 жылы Корольдік қоғам басылымында жарияланды. Мичелл жұлдыздың бетіндегі қашу жылдамдығы жарық жылдамдығына тең немесе одан жоғары болған жағдайда, туындаған жарық гравитациялық күшпен ұсталып қалады, сондықтан жұлдыз алыстағы астрономға көрінбейді деп есептеді. Мичеллдің мұндай "көрінбейтін" жұлдыздардың санын анықтау туралы идеясы 20 ғасыр астрономдарының жұмысына негіз болды: ол қос жұлдыз жүйелерінің белгілі бір бөлігінде кем дегенде бір "қара" жұлдыз болуы мүмкін екенін болжады, сондықтан мүмкіндігінше көп қос жұлдыз жүйелерін іздеп, тізімдеп, тек бір айналатын жұлдыздың көрінетін жағдайларын анықтау қажет еді. Бұл, әрі қарай, көзге көрінетін жұлдыздардан өзге, көзге көрінбейтін жұлдыздық материяның мөлшерін есептеу үшін статистикалық деректер берер еді.
During 1783 geologist John Michell wrote a letter to Henry Cavendish outlining the expected properties of dark stars, published by The Royal Society in their 1784 volume. Michell calculated that when the escape velocity at the surface of a star was equal to or greater than lightspeed, the generated light would be gravitationally trapped so that the star would not be visible to a distant astronomer. Michell's idea for calculating the number of such "invisible" stars anticipated 20th century astronomers' work: he suggested that since a certain proportion of double star systems might be expected to contain at least one "dark" star, we could search for and catalogue as many double star systems as possible, and identify cases where only a single circling star was visible. This would then provide a statistical baseline for calculating the amount of other unseen stellar matter that might exist in addition to the visible stars.
Қара жұлдыздар мен гравитациялық ауытқулар
Мишель сонымен қатар болашақ астрономдардың алыс жұлдыздың беткі гравитациясын оның сәулесінің спектрдің нашарлау жағына қаншалықты ығысқандығын көріп анықтай алуы мүмкін екенін ұсынды, бұл Эйнштейннің 1911 жылғы гравитациялық ығысу туралы аргументінің алғышарты болды. Дегенмен, Мишель Ньютонның көк түсті жарық қызыл түстіге қарағанда аз энергиялы екенін айтқандығын келтірді (Ньютон одан да салмақты бөлшектердің үлкен толқын ұзындығымен байланысты екенін ойлады), сондықтан Мишельдің болжаған спектральдық ығысулары қате бағытта болды. Мишельдің Ньютонның осы мәселедегі ұстанымын мұқият келтіруі, Ньютонның дұрыс екендігіне байланысты Мишельдің сенімсіздігін білдіргені ме, әлде ол тек академиялық қатаңдық болды ма, оны анықтау қиын.
Michell also suggested that future astronomers might be able to identify the surface gravity of a distant star by seeing how far the star's light was shifted to the weaker end of the spectrum, a precursor of Einstein's 1911 gravity shift argument. However, Michell cited Newton as saying that blue light was less energetic than red (Newton thought that more massive particles were associated with bigger wavelengths), so Michell's predicted spectral shifts were in the wrong direction. It is difficult to tell whether Michell's careful citing of Newton's position on this may have reflected a lack of conviction on Michell's part over whether Newton was correct or just academic thoroughness.
Жарықтың толқындық теориясы
1796 жылы математик Пьер Симон Лаплас Мишельден тәуелсіз, өзінің "Exposition du système du Monde" кітабының бірінші және екінші басылымдарында осы идеяны қолдады. Жарық толқыны теориясы дамығаннан кейін Лаплас оны кейінгі басылымдардан шығарған болуы мүмкін, себебі жарық массасыз толқын ретінде қабылданып, гравитацияға ұшырамайтын болды. Физиктер бұл идеяны тобымен тоқтатты, бірақ неміс физигі, математигі және астрономы Иоганн Георг фон Солднер 1804 жылға дейін Ньютонның жарық туралы корпускулалық теориясын қолдануын жалғастырды.
In 1796, the mathematician Pierre Simon Laplace promoted the same idea in the first and second editions of his book Exposition du système du Monde, independently of Michell. Because of the development of the wave theory of light, Laplace may have removed it from later editions as light came to be thought of as a massless wave, and therefore not influenced by gravity and as a group, physicists dropped the idea although the German physicist, mathematician, and astronomer Johann Georg von Soldner continued with Newton's corpuscular theory of light as late as 1804.