Гравитация и вспышки сверхновых - вопросы

[Terran]

Изучаю потихоньку астрономию и возникло два детских вопроса.
1. Почему при гравитационном сжатии потухшей звезды она иногда становится черной дырой? Ведь ее масса не увеличивается, увеличивается плотность. А соответственно и гравитация должна остаться такой же. Я знаю что ужасно ошибаюсь, но хочу знать где именно.
2. Читал что в окрестностях солнечной системы, с периодом примерно 100 лет должны вспыхивать сверхновые. Так почему только одна такая вспышка была исторически зафиксирована, да и то - в 1056(по-моему) году. Неужели больше не было зафиксированно ни одной сверхновой, и это притом что астрономия развивалась в геометрической прогрессии. И когда ждать ближайшую вспышку сверхновой? Про бетельгейзе знаю.

[xd]

1. "Упругость" очередного взаимодействия не в состоянии скомпенсировать гравитацию. Это касается и нейтронных звёзд, и чёрных дыр.
2. Были. Плохо читаете. Предсказывать такие события точно невозможно, пока они не жахнули. Какого размера окрестности имеются в виду? Соседние галактики сойдут?

[Terran]

1. "Упругость" очередного взаимодействия не в состоянии скомпенсировать гравитацию. Это касается и нейтронных звёзд, и чёрных дыр.
2. Были. Плохо читаете. Предсказывать такие события точно невозможно, пока они не жахнули. Какого размера окрестности имеются в виду? Соседние галактики сойдут?

1. Я не совсем это имел ввиду. Мой вопрос звучит намного глупее - почему при сжатии звезды увеличивается гравитация, ведь гравитация тем больше чем больше количества грубо говоря атомов, а ведь при сжатии атомов больше не становится.
2. Наверное скорее я мало читал. Окрестности солнечной системы естественно в пределах Галактики, и близкие звезды, чтобы при вспышке сверхновая сияла ярче полной луны. Были ли такие события запечатлены?

Да, и кстати, еще вопрос. Тоже вычитал что примерно раз или более в год, в телескоп можно наблюдать вспышки сверхновых в других галактиках, если постоянно держать их под наблюдением. Реально ли увидеть такие вспышки, и достаточно ли они яркие? Кому-нибудь удавалось увидеть в телескоп вспышку ярче галактического ядра?

[SWN]

2. Читал что в окрестностях солнечной системы, с периодом примерно 100 лет должны вспыхивать сверхновые.

Это оценка частоты вспышек сверхновых в Галактике, а не в окрестностях Солнечной системы.

Неужели больше не было зафиксированно ни одной сверхновой

Вспышки наблюдавшихся в Галактике сверхновых.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B4%D0%B0#.D0.98.D1.81.D1.82.D0.BE.D1.80.D0.B8.D1.87.D0.B5.D1.81.D0.BA.D0.B8.D0.B5_.D1.81.D0.B2.D0.B5.D1.80.D1.85.D0.BD.D0.BE.D0.B2.D1.8B.D0.B5_.D0.B2_.D0.BD.D0.B0.D1.88.D0.B5.D0.B9_.D0.93.D0.B0.D0.BB.D0.B0.D0.BA.D1.82.D0.B8.D0.BA.D0.B5_.28.D0.BD.D0.B0.D0.B1.D0.BB.D1.8E.D0.B4.D0.B0.D0.B2.D1.88.D0.B8.D0.B5.D1.81.D1.8F.29

. Я не совсем это имел ввиду. Мой вопрос звучит намного глупее - почему при сжатии звезды увеличивается гравитация, ведь гравитация тем больше чем больше количества грубо говоря атомов, а ведь при сжатии атомов больше не становится.

Из школьной физики - ускорение свободного падения (тоже самое притяжение) обратно пропорционально квадрату радиуса.

Тоже вычитал что примерно раз или более в год, в телескоп можно наблюдать вспышки сверхновых в других галактиках, если постоянно держать их под наблюдением. Реально ли увидеть такие вспышки, и достаточно ли они яркие? Кому-нибудь удавалось увидеть в телескоп вспышку ярче галактического ядра?

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,94386.msg1899322.html#msg1899322
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,25431.0.html

[xd]

Тогда я не совсем понимаю, что спрашивается, попробую изложить то, как я это понял.
Масса не увеличивается. Когда звезда остаётся звездой, гравитационному сжатию препятствует давление света, идущего из недр, получающегося в результате термоядерного синтеза. Когда по мере расхода водорода ядерные реакции тормозятся, начинается сжатие: вещество притягивается внутренним по отношению к текущему местоположению объёму звезды. Этот процесс останавливается "упругостью" другого состояния, которое приходит на смену давлению света. Атомы сжимаются, нуклоны приближаются настолько близко друг к другу, что возникает сила взаимного отталкивания. Если масса звезды не слишком большая (2.8 солнечной, если мне склероз не изменяет), то у гравитации не хватает сил дальше сжимать материю, но электроны убежать не могут, и будучи плотно упакованными среди нуклонов, как бы вдавливаются внутрь протонов, образуя нейтрон. В результате получается большой объект, который состоит из очень плотно упакованных нейтронов, которых становится большинство, с небольшими примесями протонов. По сути объект представляет собой один большой атом - это и есть нейтронная звезда. За короткий промежуток времени он станет электрически нейтральным, поскольку захват частиц из окружающей среды станет сильно селективным - положительно заряженные протоны он будет отталкивать, а электроны, наоборот, притягивать и поглощать, тем самым компенсируя заряд. Если же в окружающей среде будут пролетать электрически нейтральные атомы газа, от них будут оторваны электроны механизмом, аналогичном приливному при гравитационном воздействии, только тут будет электромагнитное взаимодействие. Но это так, к слову.
Если масса превосходит критическую, то даже отталкивание нуклонов не в состоянии скомпенсировать гравитационное сжатие, и схлопывание происходит дальше, не встречая на своём пути никаких преград до тех пор, пока не уйдёт под горизонт событий. Вопрос что там внутри задавать не стоит - нет на сегодняшний день адекватной теории, описывающей это состояние вещества, но работа над её созданием ведётся.

Ускорение свободного падения и вторая космическая скорость имеют обратную зависимость от некоторой степени радиуса объекта. То есть при равных массах выше ускорение свободного падения и вторая космическая будет иметь более компактный объект.

[taurus]

Вспышки наблюдавшихся в Галактике сверхновых.

Ярче полной луны нет...

[xd]

К счастью. Вспышка сильно ярче Луны была бы, конечно, красивым зрелищем, но рассказать о ней потом было бы некому.

[taurus]

К счастью. Вспышка сильно ярче Луны была бы, конечно, красивым зрелищем, но рассказать о ней потом было бы некому.

В "Полдне..." Стругацких описывается вспышка сверхновой, которая стала причиной вымирания динозавров. Теперь эта теория непопулярна. Но я думаю, от вспышки лунной яркости особых бед не будет. 

[xd]

Кстати интересно было бы оценить, какая вспышка сверхновой привела бы к существенному ухудшению условий на планете с гибелью крупных видов и к полной стерилизации планеты

[Terran]

Тогда я не совсем понимаю, что спрашивается, попробую изложить то, как я это понял.
Масса не увеличивается. Когда звезда остаётся звездой, гравитационному сжатию препятствует давление света, идущего из недр, получающегося в результате термоядерного синтеза. Когда по мере расхода водорода ядерные реакции тормозятся, начинается сжатие: вещество притягивается внутренним по отношению к текущему местоположению объёму звезды. Этот процесс останавливается "упругостью" другого состояния, которое приходит на смену давлению света. Атомы сжимаются, нуклоны приближаются настолько близко друг к другу, что возникает сила взаимного отталкивания. Если масса звезды не слишком большая (2.8 солнечной, если мне склероз не изменяет), то у гравитации не хватает сил дальше сжимать материю, но электроны убежать не могут, и будучи плотно упакованными среди нуклонов, как бы вдавливаются внутрь протонов, образуя нейтрон. В результате получается большой объект, который состоит из очень плотно упакованных нейтронов, которых становится большинство, с небольшими примесями протонов. По сути объект представляет собой один большой атом - это и есть нейтронная звезда. За короткий промежуток времени он станет электрически нейтральным, поскольку захват частиц из окружающей среды станет сильно селективным - положительно заряженные протоны он будет отталкивать, а электроны, наоборот, притягивать и поглощать, тем самым компенсируя заряд. Если же в окружающей среде будут пролетать электрически нейтральные атомы газа, от них будут оторваны электроны механизмом, аналогичном приливному при гравитационном воздействии, только тут будет электромагнитное взаимодействие. Но это так, к слову.
Если масса превосходит критическую, то даже отталкивание нуклонов не в состоянии скомпенсировать гравитационное сжатие, и схлопывание происходит дальше, не встречая на своём пути никаких преград до тех пор, пока не уйдёт под горизонт событий. Вопрос что там внутри задавать не стоит - нет на сегодняшний день адекватной теории, описывающей это состояние вещества, но работа над её созданием ведётся.

Ускорение свободного падения и вторая космическая скорость имеют обратную зависимость от некоторой степени радиуса объекта. То есть при равных массах выше ускорение свободного падения и вторая космическая будет иметь более компактный объект.

Спасибо большое за популярное объяснение, в принципе я все это знаю, уже не раз про это читал, но закрепление не помешает. Я просто плохо помню формулы, поэтому такой вопрос возник. Закон всемирного тяготения:
 F = G (M1 M2 / R2)
Здесь плотность вещества никак не будет влиять на силу гравитационного притяжения. Подозреваю что эта формула тут не применима.

Из школьной физики - ускорение свободного падения (тоже самое притяжение) обратно пропорционально квадрату радиуса.

Но ведь два одинаковых радиуса разных объектов - например белого карлика и луны это не одно и тоже в плане гравитации на них. Другими словами разве при расчете сил гравитации не нужно учитывать не только радиус но и массу объекта?

[SWN]

Другими словами разве при расчете сил гравитации не нужно учитывать не только радиус но и массу объекта?

Конечно. g = G M / R2

[SWN]

Кстати интересно было бы оценить, какая вспышка сверхновой привела бы к существенному ухудшению условий на планете с гибелью крупных видов и к полной стерилизации планеты

У Шкловского была оценка, что при взрыве сверхновой в пределах 10 пк на Земле повысится уровень радиации до опасного предела, но не от самого излучения сверхновой, а когда через десяток тысяч лет Земли достигнет расширяющаяся оболочка.

[Terran]

Кстати интересно было бы оценить, какая вспышка сверхновой привела бы к существенному ухудшению условий на планете с гибелью крупных видов и к полной стерилизации планеты

У Шкловского была оценка, что при взрыве сверхновой в пределах 10 пк на Земле повысится уровень радиации до опасного предела, но не от самого излучения сверхновой, а когда через десяток тысяч лет Земли достигнет расширяющаяся оболочка.

Ага, только вчера об этом читал. Радиация от сверхновой в основном будет поглощена атмосферой

поток излучения от вспыхнувшей звезды в ультрафиолетовой области спектра в десятки раз превосходил бы солнечный. Это вызвало бы значительную ионизацию верхних слоев земной атмосферы, однако не привело бы к катастрофическим последствиям. Дело в том, что вся ультрафиолетовая радиация сверхновой была бы полностью поглощена земной атмосферой и до поверхности Земли не дошла бы.

И еще, как мне кажется имеет место такой фактор что вспышка излучения от сверхновой длится пару месяцев, а в туманность от сверхновой мы погрузимся на тысячи лет

[Terran]

Другими словами разве при расчете сил гравитации не нужно учитывать не только радиус но и массу объекта?

Конечно. g = G M / R2

В этой формуле , R это разве радиус? Это же расстояние между двумя объектами, и M должна быть помноженна на M2

[SWN]

Другими словами разве при расчете сил гравитации не нужно учитывать не только радиус но и массу объекта?

Конечно. g = G M / R2

В этой формуле , R это разве радиус? Это же расстояние между двумя объектами, и M должна быть помноженна на M2

F = G (M1 M2 / R2)
F = M2 g
 g = G M1 / R2
g - это ускорение свободного падения, характеризует силу тяжести (притяжения).

[AstroNick]

Другими словами разве при расчете сил гравитации не нужно учитывать не только радиус но и массу объекта?

Всё просто - это смотря где рассчитывается гравитация! Если на поверхности объекта (реальной или условной) - то, безусловно, нужно брать радиус этой поверхности, и с уменьшением этого радиуса гравитация станет расти. Если же на фиксированном расстоянии от объекта - то это уже другая история. Например, при замене Солнца чёрной дырой аналогичной массы  планеты никак такой замены в плане гравитации не почувствуют!

[AstroNick]

Но я думаю, от вспышки лунной яркости особых бед не будет. 

По оценкам, примерно такую вспышку должен дать предполагаемый взрыв звезды Бетельгейзе (который пророчат на недалёкое, по космическим меркам, будущее). Но особых последствий для Земли при этом действительно не предвидится - данная звезда существенно дальше 10 парсек!