Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Аккреционный диск из Темной Материи (Черные Дыры или Нейтронные звезды)?  (Прочитано 2535 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Темная Материя (ТМ), если она не-релятивистская и если она из частиц, по идее должна захватываться ЧД или НЗ и - при допустимом значении ее кинетической энергии* - оставаться (в пределе) на вечных орбитах - поскольку в отличии от обычной материи она не может терять энергию через трение, э/м взаимодействие или еще как-то.

Тем не менее если такое произошло и ЧД накопила в районе наименьшей стабильной орбиты существенную массу ТМ, скажем ~0.1-1 от массы самой ЧД.

Вопросы:

- Что будет с частицами обычной материи на внешних орбитах? Будет ли суммарное поле аккреционного диска и ЧД таким же как от ЧД эквивалентной (те ~1.1-2) массы?
- Что будет если пытаться измерять спин? (для вращающейся ЧД) Будет ли увлечение в орбитальное движение таким же как от ЧД обладающей таким же суммарным моментом (аккреционный диск из ТМ и сама ЧД)
- Любые наблюдательные эффекты позволяющие отличать такую конструкцию от "истинной" ЧД (подразумеваем что масса диска и ЧД измерена точно по орбитам далеких объектов)?

Спасибо за возможные ответы.

* Понимаю, что такой сценарий маловероятен из-за малой Tkin ТМ - для примера частицы в Млечном Пути имеют скорость убегания ~500 км/сек что делает гипотетические (скажем, 1 GeV) частицы легко захватываемыми ЧД.

Оффлайн Geen

  • *****
  • Сообщений: 12 210
  • Благодарностей: 200
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Geen
по идее должна захватываться ЧД или НЗ
По какой идее? Где Вы вообще про захват одним телом видели?
Если у тебя есть фонтан, заткни его, дай отдохнуть и фонтану.

А ещё мы любим обсуждать вкус устриц с теми кто их ел...

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Цитата: PSR1257 от Сегодня в 18:23:56
по идее должна захватываться ЧД или НЗ
По какой идее? Где Вы вообще про захват одним телом видели?

В смысле? Перед написанием сего только что (перечитал) про то, что происходит с частицами (светом или массивными) при приближении к ЧД. При определенном значении кинетической энергии/прицельного параметра частица будет поглощена ЧД.

Update. К примеру в книге Книга И. Д. Новиков, В. П. Фролов. Физика черных дыр - 4.6. Гравитационный захват частиц вращающейся Черной Дырой. Частицы ТМ также могут быть захвачены при определенных условиях.
« Последнее редактирование: 30 Мар 2019 [19:12:49] от PSR1257 »

Онлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
поскольку в отличии от обычной материи она не может терять энергию через трение, э/м взаимодействие или еще как-то.
ерунда... о свойствах ТМ нам ничего н известно, кроме того, что она не взимодействует (точнее не найдено следов взаимодействия) с ЭМ до энергии в несколько  десятков МЭв - фотонов в джетах... все остальное ваши выдумки экстарополятивного характера... вопрос пустой... никакой новиков вам не поможет...

дерево

  • Гость
Интересная тема про взаимодействие ТМ с компактными объектами, как в их моделях и эволюции (не)учитывается ТМ?
Если наблюдаемая предельная масса БК соответствует только барионной материи, то частицы ТМ в них не застревают, и не увеличивают отношение массы к числу электронов, и соответственно не уменьшают значение предела Чандрасекара. А из этого следует, что сечение взаимодействия ТМ с нуклонами меньше 10−45 м² , предполагая свободный пролёт сквозь самые плотные БК 5·1013 кг/м³. А если частицы ТМ не застревают в НЗ и не увеличивают их массу, позволяя существовать миллиарды лет, то это ограничивает сечение меньше 10−48 м².

Оффлайн Geen

  • *****
  • Сообщений: 12 210
  • Благодарностей: 200
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Geen
Частицы ТМ также могут быть захвачены при определенных условиях.
Вы поглощение частицы в ЧД называете захватом, приводящим к образованию "аккреционного диска"?
Если у тебя есть фонтан, заткни его, дай отдохнуть и фонтану.

А ещё мы любим обсуждать вкус устриц с теми кто их ел...

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Частицы ТМ также могут быть захвачены при определенных условиях.
Вы поглощение частицы в ЧД называете захватом, приводящим к образованию "аккреционного диска"?

Возможно я не точен в терминах, sorry. В той же книге в 2.8 "Небесная механика в поле тяготения черной дыры" рассматриваются (на основе поведения эффективного потенциала) различные возможные траектории в зависимости от параметров (угловой момент/etc) частицы.

Таким образом я должен был сказать так:

- При определенных условиях частицы ТМ могут остаться на квази-стабильных орбитах вокруг ТМ;
- При малых энергиях ТМ ее частицы скорее всего будут захвачены (поглощены, уйдут за горизонт) ЧД.

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
никакой новиков вам не поможет...

Новиков, comrade mBRANE, может помочь рассмотреть достаточно абстрактную - я сразу оговорился что считаю такие объекты маловероятными (малая Tkin у частиц ТМ и они будут захвачены-поглощены) - задачу свойств объекта ЧД+массивный аккреационный диск из материи без трения. Что изменится для эксперимента если наблюдать за частицами в областях >= r диска?

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Интересная тема про взаимодействие ТМ с компактными объектами, как в их моделях и эволюции (не)учитывается ТМ? [...]

В данном случае (гипотетически) частицы ТМ образуют плотное (порядка ~0.1-1 от средней плотности ЧД) образование. Можно ли ожидать (допустим что оно появилось) каких-то наблюдаемых эффектов при прохождении обычного вещества (в данном случае аккрецирующих на ЧД частиц) через такой "диск"?

Прежде всего гравитационные эффекты. Возьмем вращающуюся ЧД с материей на стабильных орбитах (аккреционный диск). Теперь положим что есть также существенное количество невзаимодействующей (почти) материи в этом диске. Что изменится для обычной материи? По-идее должна увеличиться наименьшая возможная стабильная орбита, также возможно изменение вовлечение во вращение (эффект ОТО) поскольку теперь кроме самой вращающейся ЧД влияет и накопленная ТМ.

Если ТМ все же очень слабо но взаимодействует, то возможен эффект более быстрого захвата обычной материи ЧД - при аккреции она теряет дополнительно, но представляется что эффект должен быть очень мал - ?
« Последнее редактирование: 31 Мар 2019 [03:43:35] от PSR1257 »

Онлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
задачу свойств объекта ЧД+массивный аккреационный диск из материи без трения.
а на основании каких наблюдений вы отвергаете наличие трения - то есть воаимодействия с лертон-барионным вешеством иди самовзаимодействия при высоких энергиях - а при приближении к горизону - кинетические инварианты ака внутренняя энергия столкновений поди тоже будут нарастать...о свойствах ТМ неизвестно ничего, кроме того шо она обладает гравитационной массой...

Оффлайн LV46

  • *****
  • Сообщений: 7 099
  • Благодарностей: 411
    • Сообщения от LV46
а на основании каких наблюдений вы отвергаете наличие трения
Лично я бы отверг на основании постулата, что ТМ "ни с чем не взаимодействует".
о свойствах ТМ неизвестно ничего, кроме того шо она обладает гравитационной массой...
Вот это как раз и спрашивается в сабже темы, что накопленная в аккреационном диске ТМ будет взаимодействовать гравитационно с остальной материей и это взаимодействие в принципе возможно отделить от других и детектировать.

Онлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Лично я бы отверг на основании постулата, что ТМ "ни с чем не взаимодействует
А можно я задам вопрос подкупающий своей новизной...а какие есть наблюдательные факты в постулировании этого  утверждения.. смелее барон.
Вот это как раз и спрашивается в сабже темы, что накопленная в аккреационном диске ТМ
А с чего вы решили что она будет накапливаться

Оффлайн Андрей Астрофизический

  • *****
  • Сообщений: 6 725
  • Благодарностей: 434
  • Всё, отлетались. Сушите весла.
    • Сообщения от Андрей Астрофизический
С таким же успехом можно было бы заявить, что ТМ накапливается даже вокруг Солнца, но на это у меня просто не хватит нервов.
Вот это зря вы зачеркнули, и нервы тут не причем.
Да, действительно, о ТМ мы не знаем ничего, кроме того что она обладает гравитационной массой. Но, дает ли это нам право полагать, будто она должна в смысле гравитационных взаимодействий, вести себя точно так же как обычная материя?
Если бы это было "ДА", т.е. ТМ притягивалась бы гравитирующими массами. То нет ровно никаких причин, почему она не была бы притянута любой и всякой рождающейся звездой, включая Солнце. Другими словами, если бы это было "ДА", то мы бы могли ТМ наблюдать и анализировать у себя в солнечной системе, находили бы ее в составе планеты Земля и т.д (Земля - тоже гравитирующий объект же)
А мы ничего такого не наблюдаем. Следовательно, ответ "НЕТ" - получается, ТМ обладает гравитационной массой, оказывая влияние на распределение массы в галактике и во вселенной, но сама к тяготеющим объектам не притягивается. И учитывая, что состав Солнца мы вроде бы хорошо знаем, но ни доли ppm того, что могло бы быть "ТМ" в его составе не нашли, я почему-то полагаю что в аккреционном диске ЧД тоже никакой ТМ не найдется.
Мне известно достаточно, чтобы утверждать - я почти ничего не знаю.

дерево

  • Гость
Если уже на то пошло, то трение приводит к излучению фотонов (ИК), а так как заявляется, что ТМ ничего не излучает, то и трения там нет. Если бы оно было, мы бы наблюдали мягкое Ик-излучение от каждой галактики, включая свою, чего как раз и не наблюдается.
А если нет трения, то и частицы подлетая к НЗ или ЧД (но не касаясь их сверхплотного вещества) будут также улетать от них, а не
Потому что, если частица (а мы тут вроде приняли этот факт) имеет массу, то на достаточно большом промежутке времени эти частицы будут накапливаться на орбите массивного тела, хоть убейте.

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
А если нет трения, то и частицы подлетая к НЗ или ЧД (но не касаясь их сверхплотного вещества) будут также улетать от них

(Уже приводил ссылку на источник)2.8 "Небесная механика в поле тяготения черной дыры" (Новиков, Фролов). В зависимости от прицельного параметра и углового момента (L) частица, приближающаяся к ЧД, может:

- Быть захвачена ЧД (простейший случай когда вектор направлен на невращающуюся ЧД, но и ультрарелятивистская частица также может быть захвачена);
- Остаться на орбите (орбиты могут быть устойчивые и неустойчивые - от 1.5rg до 3 rg - для невращающейся ЧД);
- Уйти на бесконечность.

Трение играет роль когда частица на определенной орбите теряет через него энергию. Поскольку частицы ТМ полагают тяжелыми но не быстрыми (см. оценки выше) то терять им энергию чтобы остаться на орбите скорее не нужно (для движения по орбите r=3rg нужна скорость c/2 - там же).

Оффлайн Geen

  • *****
  • Сообщений: 12 210
  • Благодарностей: 200
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Geen
Быть захвачена ЧД
Давайте (в контексте темы, по крайней мере) выражаться правильно - "поглощена ЧД".
Остаться на орбите
Где в "источнике" такое написано? И что именно там написано?
Если у тебя есть фонтан, заткни его, дай отдохнуть и фонтану.

А ещё мы любим обсуждать вкус устриц с теми кто их ел...

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Где в "источнике" такое написано? И что именно там написано?

Слов "остаться на орбите" нет, но далее пояснил - существуют устойчивые орбиты (r>=3rg) на которых частица может оставаться условно вечно ("устойчивые круговые орбиты могут существовать лишь для r>3rg" дословно).

Оффлайн zam2

  • *****
  • Сообщений: 3 590
  • Благодарностей: 148
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от zam2
существуют устойчивые орбиты (r>=3rg) на которых частица может оставаться условно вечно.
Но как на эту орбиту попасть частице тёмной материи?

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
И что именно там написано?

(Update) Прочитал несколько раз внимательно параграф 2.8 у Новикова - а так же про движение пробной частицы в поле вращающейся ЧД (4.5). Действительно, там рассмотрены разные случаи - например захват или "Горизонталь E1' < 1 отвечает движению в ограниченной области пространства между r1 и r2 - аналог эллиптического движения ньютоновской теории" (но неясно как частица из бесконечности может попасть на такую орбиту). Детально описан захват частиц (поглощение), но не все возможные траектории.

Некоторый поиск всех различных траекторий частиц, падающих из бесконечности, пока ясных результатов не дал, к примеру

(Отсюда https://collectedpapers.com.ua/ru/black_holes_universe/nebesna-mexanika-u-poli-tyazhinnya-chornoyi-diri)


Вроде как в неустойчивой области (неясно как эта неустойчивость влияет на ТМ частицы).

Я попробую посмотреть еще раз в других источниках. Если вопрос как частице сбросить энергию (если это 100% необходимо!) - то я буду рассматривать прежде всего падение на вращающуюся ЧД (это более реалистичный случай - наблюдения говорят о высоком спине как для ЧД звездной массы так и сверхмассивных) - падение частицы в направлении, обратном вращению ЧД может (?) приводить как раз-таки к оседанию частиц области стабильных орбит.
« Последнее редактирование: 02 Апр 2019 [02:20:49] от PSR1257 »

Оффлайн PSR1257Автор темы

  • *****
  • Сообщений: 672
  • Благодарностей: 16
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от PSR1257
Если вопрос как частице сбросить энергию (если это 100% необходимо!) - то я буду рассматривать прежде всего падение на вращающуюся ЧД

... Как я ожидал, кажется есть возможность в динамике частиц, падающих к вращающейся ЧД из бесконечности, быть на постоянных (или квазипостоянных) орбитах. В работе "Relativistic Motion of Stars near Rotating Black Holes" by Elizabeth P. Tito and Vadim I. Pavlov указывается:

Цитата
... 5.3. How Many Rotations Does the Body Complete before Departing towards Infinity?
... The number of rotations, as a function of j, is shown in Figure 11.
...
In a particular example, at the maximum value allowed by the theory of black holes, a = +0.5 (when both the black hole and the test body rotate in the same direction, clockwise in our analysis) and when j = 1.249, the number of rotations is N ~= 2.12. In other words, upon arriving from the point with coordinates x = infinity, f = 0, and after completing two rotations around the black hole, the body departs towards the infinitely-remote point with coordinates x = infinity, f = 0.12 radian. When the black hole rotates counter-clockwise, with a = -0.5 and j ~= 2.4150 > 1 + sqrt(2) ~= 2.41421 (note the difference from the critical value is only in the forth decimal), the body completes more than a hundred rotations, N ~= 102.76. In other words, upon arriving from the point with coordinates x = infinity, f = 0 and completing one hundred and two rotations around the black hole, the body departs towards the point with coordinates x = infinity, f = 0.76 radians. If j -> 1 + sqrt(2), the rise in the number of rotations happens rapidly, N -> infinity. The trajectory of the body “spirals” infinitely onto the minimally close circular orbit defined by u1 ~= 0.343, to start “unwinding later, after an infinite number of turns”.

Таким образом, при стремленнии момента частицы j к особому значению 1+sqrt(2) частица (падающая против вращения ЧД) совершает число оборотов стремящееся к бесконечности.

Статья интересная тем, что они получают динамику частиц аналитически или в-большей степени аналитически (выписывая Лагранжиан в поле Керровской ЧД).