Archive

Archive for the ‘4. Астрофизика’ Category

Дек
14

Структура и эволюция пылевой звезды в модели Оппенгеймера-Снайдера.  

Захид Закир [1]

Аннотация

Оппенгеймер-Снайдер (ОС) в 1939 г. нашли точное решение уравнений Эйнштейна для коллапсирующей однородной пылевой звезды при параболической скорости частиц пыли путём преобразования решения Толмана в сопутствующих координатах в решение в шварцшильдовских координатах r,t и сшивания на поверхности звезды с внешним статическим решением Шварцшильда. Однако, несмотря на постоянное цитирование статьи ОС, значение и смысл самого их решения до сих пор оставались недооценёнными и плохо понятыми, а их метод оказался забытым. В настоящей статье показывается, что именно метод ОС позволяет правильно с астрофизической точки зрения описать структуру и эволюцию пылевой звезды в целом на гиперповерхностях одновременности t=const. Приводится детальный вывод как параболического решения ОС, так и решений для гиперболической и эллиптической скоростей. Приведены графики темпа хода собственных времён и траекторий частиц r(t,R) в разных слоях, наглядно показывающие структуру пылевой звезды. При больших t не только поверхность быстро застывает вне гравитационного радиуса, асимптотически приближаясь к нему, но и частицы во внутренних слоях также застывают на определённых расстояниях от центра, а их мировые линии приближаются к своим асимптотам, быстро становясь почти параллельными мировым линиям частиц в центре и на поверхности. Это показывает, что в методе ОС картина застывшей звезды или фрозара (от frozen star) относится не только к поверхности, но и к структуре сколлапсировавшей пылевой звезды в целом. Итак, в каждый конечный момент космологического времени сколлапсировавшая пылевая звезда ОС оказывается не чёрной дырой, а фрозаром (от frozen star) – объектом с практически полностью застывшей внутренней структурой.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

  Ключевые слова: релятивистские звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

Том 12, N 2,  с. 17 – 40, в1,  14 декабря 2017

Электрон.: ТФАК: 6192-044 в1, 14 декабря 2017;    DOI: 10.9751/TFAK.6192-044

Загрузить статью pdf  1.5 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Июн
05

Структура и эволюция сферической пылевой звезды.  

1. Модифицированное решение Оппенгеймера-Снайдера

Захид Закир [1]

Аннотация

  В решении Оппенгеймера-Снайдера (ОС) уравнение параболической траектории частиц r(t,R) в мировом времени t отличается от стандартного уравнения траектории в поле Шварцшильда вне и на поверхности пылевой звезды. Это — следствие того, что уравнения траектории были заданы на «гиперповерхности однородности», когда r=R при нулевом начальном моменте собственного времени во всех слоях, но эти события неодновременны и начальные моменты мирового времени t(R) отличны от нуля. Ввиду того, что структура звезды в данный момент означает определение положений всех частиц на гиперповерхности t=const, а решение ОС используется для настройки более реалистичных моделей звёзд, такая незавершённость процедуры перехода на гиперповерхность t=const приводит к искажениям физических следствий и других моделей. Предложена более последовательная реализация метода ОС, где эта проблема не возникает. Модификация состоит в фиксации начальных положений r=R при t(R)=0 и определении сдвига моментов собственного времени в разных слоях на гиперповерхностях t=const из условия соблюдения стандартного уравнения траектории. Приведены графики траекторий частиц пылевой звезды r(t,R), которые наглядно показывают внутреннюю структуру звезды при t=const. При больших t не только поверхность асимптотически приближается к гравитационному радиусу, но и мировые линии частиц во внутренних слоях также приближаются к своим асимптотам, быстро становясь практически параллельными мировым линиям частиц в центре и на поверхности. Это показывает, что картина застывшей звезды относится не только к поверхности, но и к внутренним слоям, застывающим на определённых расстояниях от центра.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

   Ключевые слова: релятивистские звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

Том 12, N 1,  с. 1 – 16, в1,                     5 июня 2017

Электрон.:   ТФАК: 6000-043 в1,       5 июня 2017;    DOI: 10.9751/TFAK.6000-043

Загрузить статью pdf  0.75 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Мар
28

Гравитационно-застывшие объекты и релятивистский взрыв в ОТО: фрозары, фрозоны и сверхвспышки

Захид Закир [1]

Аннотация

В общей теории относительности (ОТО) мировая линия частицы единственна и инвариантна, а собственное время и мировое время t есть лишь две параметризации одних и тех же событий на ней, что ведёт к уравнению связи между моментами собственного времени и t. Поэтому при сжатии пылевого шара собственные времена при конечных t асимптотически застывают не доходя до момента, когда поверхность могла бы пересечь гравитационный радиус. Процессы во всём объёме звезды застывают сначала в центре, а затем и в других слоях, а последней застывает поверхность вне гравитационного радиуса. Поэтому в ОТО при сжатии формируются не чёрные дыры, а фрозары (frozar от «frozen star») с гравитационно-застывшим состоянием вещества во всём объёме, где мировые линии частиц везде времениподобны и параллельны оси t и друг к другу. Образование фрозаров в ОТО демонстрируется для тонкой пылевой сферы и пылевого шара, звезды с однородной плотностью и звезды с ультрарелятивистским веществом. В реальных звёздах локальные температуры в слоях растут быстрее температуры на поверхности, а последняя растёт по t экспоненциально быстро. Чем больше масса звезды, тем больше вероятность того, что застывание произойдёт быстрее разогрева и образуется фрозар. Но чем меньше масса звезды, тем больше вероятность того, что застывание будет недостаточно быстрым, а разогрев остановит сжатие и приведёт к взрыву. В ходе сжатия значительная часть вещества окажется вблизи поверхности, где согласно ОТО физический объём сильно вырастает, а энергия сжатия трансформируется в тепло с переходом вещества в радиационно-доминированную фазу. Если звезда не успела застыть, то часть ультрарелятивистского вещества и радиации начинает быстро покидать звезду, что проявляется как релятивистский взрыв, а сам объект наблюдается как релятивистская сверхновая или гиперновая. Наблюдаемые отсутствие фрозаров с массами 2-4 масс Солнца и плоский характер спектра масс подтверждают эти предсказания теории фрозаров. Примерами релятивистского взрыва, видимо являются сам Большой Взрыв и некоторые взрывы в астрофизике с большим энерговыделением. В теории фрозаров проявилось новое явление ОТО — гравитационная кристаллизация, определяющее структуру наиболее компактных и массивных объектов в физике частиц, астрофизике и космологии. Гравитационный радиус системы из нескольких фрозаров больше радиуса каждого из них и поэтому при сближении они не смогут слиться и застывают на расстояниях больших их радиусов, образуя новое состояние вещества — гравитационный кристалл. Фрозоны — частицы планковской энергии, квантовые флуктуации которых застыли в собственном гравитационном поле — также не смогут сливаться, т.е. не будет вершин взаимодействий с фрозонами, и образуют лишь гравитационные микрокристаллы. В астрофизике сверхмассивные гравитационно-застывшие объекты в центрах звёздных скоплений, галактик и квазаров вероятно есть кристаллы из фрозаров и обычной материи. Реликтовые фрозонные и фрозарные кристаллы могли быть центрами неоднородностей, а также могли проявляться как тёмная материя. Если будет обратное сжатие, то вселенная в целом также может застыть в состоянии глобального гравитационного сверхкристалла, что и остановило бы сжатие.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

   Ключевые слова: релятивистские звёзды, кварковые звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

[1] Центр теоретической физики и астрофизики,Ташкент Узбекистан, zahidzakir@theor-phys.org

Том 10, N 1,  с. 43 – 71, в1,                     28 марта 2015

Электрон.:   ТФАК: 5200-041 в1,       28 марта 2015;    DOI: 10.9751/TFAK.5200-041

Загрузить статью pdf  1.1 Мб

 

Авг
01

Сопутствующий расширению ньютоновский потенциал галактик и их скоплений вместо тёмной материи

Захид Закир [1]

Аннотация

   Исследовано растяжение ньютоновского потенциала (НП) в ранние эпохи и показано, что наблюдаемые эффекты, обычно приписываемые тёмной материи, могут быть объяснены таким растяжением. Рост со временем радиуса гравитационно-связанной области (ГСО) и сохранение гравитационной энергии приводят к новому сценарию, в котором значения НП сохраняются в расширяющемся объеме, тогда как в физическом объеме они растягиваются. Действительно, сохранение энергии в расширяющемся объеме требует для значений НП, чтобы они сопутствовали расширяющимся слоям. Кроме того, радиус ГСО растёт со временем из-за уменьшения скорости расширения и различные слои вокруг галактики перестают расширяться в разное время. Таким образом, чем дальше расположен слой от галактики, тем дольше он расширялся и утолщался, в то время как разность потенциалов на его границах оставалась неизменной. Это сдвигает значения НП вокруг галактики пропорционально расстоянию r и, как результат, гравитационное ускорение, от 1/r2 зависимости НП превращается в 1/r зависимость, как у центробежного ускорения. Этот факт естественно объясняет известные эмпирические факты, такие как плато в кривых вращения и зависимости скорость-масса для галактик и дисперсию скоростей в скоплениях галактик.

PACS: 95.30.Sf, 95.35.+d, 98.65.Cw, 98.62.Ck

Ключевые слова: гравитация, расширение Вселенной, кривые вращения, скопления галактик

Том 9, N 2, с. 75 – 79, в1,                      31 июля 2014

Электрон.:  ТФАК: 4960-039 в1,         31 июля 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4960-039

Загрузить статью pdf  0.3 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Май
06

Новые эффекты в космологии: консервация частоты и интенсивности излучения прошедшего скопления галактик

Захид Закир [1]

Аннотация

    Рассмотрены эффекты консервации, следующие из выключения излучения из потока расширения при прохождении гравитационно-связанных областей (ГСО), таких как скопления галактик, и обсуждаются их наблюдательные следствия для сверхновых и реликтового фона. Консервация частоты и интенсивности излучения при многократном пересечении скоплений заметно уменьшает красное смещение z и увеличивает видимую светимость. С масштабным фактором связаны красные смещения z’ фотонов, не прошедших скопления и поэтому истинные расстояния больше, чем следуют из z. Эффекты усиливаются для удалённых объектов из-за меньших расстояний между скоплениями в ранние периоды. Для реликтового потока пересёкшего скопления эффекты ведут к консервации температуры и «потеплению» по отношению к потоку вне скопления. В результате, вместо почти стерильного реликтового потока со времени рекомбинации, имеет место обратная картина. Смешивание потоков реликтовых фотонов, многократно консервированных в ГСО ведёт к изотропности потока и потере следов возмущений от ранних эпох. Наблюдаемая анизотропия же следует из эффектов консервации при прохождении излучения в кратных слоях скоплений нашего близкого окружения. Эффекты консервации позволяют делать более точные выводы из анализа данных и ведут к пересмотру расстояний и свойств внегалактических объектов

PACS: 98.80.Es, 97.60.Bw, 98.65.Cw, 98.62.Py, 98.62.Ck, 98.62.Qz, 98.80.Jk, 98.70.Vc

Ключевые слова: космология, скопления галактик, гравитация, сверхновые, красное смещение, реликтовый фон, анизотропия

Том 9, N 1,  с. 5 – 18, в1,    6 мая 2014

Электрон.:   ТФАК: 4874-035 в1,    6 мая 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4874-035

Загрузить статью pdf 900 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Май
06

Модель закрытой вселенной с гравитацией в 4-пространстве

Захид Закир [1]

Аннотация

    Модели закрытой вселенной как тонкой 3-сферы в 4-пространстве, гравитирующей вдоль радиуса 3-сферы сформулированы в новой форме, в которой в локальной окрестности наблюдателя воспроизводится нерелятивистская динамика шара с корректным условием сохранения энергии. Получены соответствующие уравнения эволюции для пылевой материи и излучения в 3-сфере и изучены их наблюдательные следствия. Оказалось, что закрытые модели в 4-пространстве также ведут к моделям «мини-вселенной» с быстро осциллирующей кривой для зависимости модуля расстояния от красного смещения

PACS:  04.20.Cv, 98.80.-k, 98.80.Jk95.30.Sf, 97.60.Lf, 98.35.Jk, 98.54.-h, 98.80.-k, 04.60.-m   Ключевые слова: космологические модели, дополнительные измерения, красное смещение

Том 9, N 1,  с. 1 – 4, в1,    6 мая 2014

Электрон.:   ТФАК: 4874-034 в1,    6 мая 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4874-034

Загрузить статью pdf 285 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Ноя
13

К теории компактных релятивистских объектов.

 3. Фрозарная и фрозонная кристаллизации

Захид Закир [1]

Аннотация

  Изучается свободное радиальное падение к общему центру инерции двух и более одинаковых гравитационно-застывших объектов – фрозаров (звёздных масс или сверхмассивных) и фрозонов (частиц планковской энергии, квантовые флуктуации которых застыли в собственном гравитационном поле). Два фрозара не смогут слиться и застывают без соприкосновения ближайших точек их поверхностей, а расстояние между центром инерции системы и центрами фрозаров всегда будет больше гравитационного радиуса системы. Гравитационный радиус системы из трёх и более фрозаров равной массы всегда в несколько раз больше гравитационного радиуса каждого из них. Поэтому свободно падающие фрозары застывают, образовав фрозарный сверхкристалл, где расстояния между поверхностями фрозаров в среднем намного больше радиуса отдельного фрозара. Фрозоны также не смогут сливаться и лишь образуют застывшие комплексы, в основном из пар частица-античастица, от фрозонных атомов вплоть до микрокристаллов. Фрозарная и фрозонная кристаллизации оказываются двумя фундаментальными общерелятивистскими явлениями, определяющими структуру наиболее компактных из относительно массивных объектов в физике частиц, астрофизике и космологии. В астрофизике сверхмассивные сколлапсировавшие объекты в центрах звёздных скоплений, галактик и квазаров вероятнее всего есть сверхкристаллы из фрозаров и обычной материи. В ходе космологического расширения реликтовые фрозонные и фрозарные кристаллы были центрами неоднородностей, а также проявляются как тёмная материя. Если будет обратное сжатие, то вселенная в целом также застынет в состоянии глобального фрозарного кристалла и сжатие остановится, так что не будет космологической сингулярности, а энтропия вселенной сохранится. В физике частиц не будет вершин взаимодействия с фрозонами, а компактные объекты с энергией больше планковской есть «атомы», «молекулы» и микрокристаллы из фрозонов.

PACS 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

Ключевые слова: релятивистские звёзды, коллапс, чёрные дыры, фрозары, космология, элементарные частицы

Том 8, N 3,  с. 65 – 70, в1,    13 ноября 2013

Электрон.:   ТФАК: 4700-032 в1,    13 ноября 2013;    DOI: 10.9751/TFAK.4700-032

Загрузить статью pdf 268 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Май
15

Модель закрытой вселенной с релятивистскими эффектами 4-измерения

Захид Закир [1]

Аннотация

   В общей теории относительности (ОТО) закрытая вселенная как 3-сфера существует только при погружении в реальное 4-пространство, а гиперповерхность одновременности вселенной сферически-симметрична только в системе покоя центра 3-сферы. Поэтому эволюция вселенной описана в мировом времени t этой системы отсчёта, где уравнения Эйнштейна с плотностью материи (и без темной энергии) имеют простые точные решения. Радиальная скорость 3-сферы ведёт к релятивистскому замедлению собственных времён, что ведёт к новому закон расширения и релятивистскому красному смещению. Используя лишь нынешние начальные данные — современный радиус a и скорость расширения, — остальные свойства и динамика эволюции вселенной предсказываются и находятся в согласии с данными. В результате, из стандартной ОТО и наблюдений следуют, что вселенная закрытая, замедляется и что 4-измерение, возможно, реально существует. Эволюция вселенной описана для всех эпох, включая и раннюю вселенную с учётом давления. Нуклеосинтез и рекомбинация происходят при существенно низких концентрациях, но за намного более длительное время. Показано, что модель лишена тех космологических проблем, которые были в прежних подходах.

PACS04.20.Cv, 98.80.-k, 98.80.Jk 95.30.Sf, 97.60.Lf, 98.35.Jk, 98.54.-h, 98.80.-k, 04.60.-m

Ключевые слова: космологические модели, красное смещение, сверхновые, Большой Взрыв, нуклеосинтез, рекомбинация, микроволновый фон, космологические проблемы

Том 8, N 2,  с. 39 – 64, в1,    15 мая 2013

Электрон.:   ТФАК: 4518-031 в1,    15 мая 2013;    DOI:  10.9751/TFAK.4518-031

Загрузить статью pdf 855 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Май
15

Модель закрытой вселенной с релятивистским красным смещением

Захид Закир [1]

Аннотация

  Исходя из релятивистской динамики однородного расширяющегося шара сформулировано релятивистское уравнение эволюции для закрытой модели вселенной, корректно учитывающее релятивистское замедление собственных времён из-за разных скоростей расширения в разные эпохи. Гиперповерхность одновременности вселенной сферически-симметрична только в системе покоя центра 3-сферы и поэтому эволюция описана в мировом времени t этой системы отсчёта. Это релятивистское уравнение эволюции совпало с уравнением Эйнштейна для 3-сферы (без тёмной энергии), расширяющейся в 4-пространстве и имеет простое точное решение. При этом имеет место релятивистское красное смещение, которое ведёт к новой связи красного смещения с масштабным фактором, что затем даёт новое соотношение «светимость — красное смещение», согласующееся с данными по сверхновым типа 1а при приемлемых значениях параметров. Используя лишь начальные данные — радиус и скорость расширения — остальные свойства и эволюция вселенной предсказываются. В модели наблюдаемая плотность барионов составляет около одной трети полной энергии материи, а оставшиеся две трети есть плотность тёмной материи. Показано, что учёт в модели эффектов консервации лишь немного меняет значения параметров.

PACS04.20.Cv, 98.80.-k, 98.80.Jk 95.30.Sf, 97.60.Lf, 98.35.Jk, 98.54.-h, 98.80.-k, 04.60.-m   Ключевые слова: космологические модели, красное смещение, сверхновые 1а

Том 8, N 2,  с. 25 – 38, в1,    15 мая 2013

Электрон.:   ТФАК: 4518-030 в1,    15 мая 2013;    DOI:  10.9751/TFAK.4518-030

Загрузить статью pdf 705 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Апр
15

Эффекты консервации частоты и интенсивности излучения прошедшего скопления галактик.

2. Изотропия и анизотропия реликтового фона

Захид Закир [1]

Аннотация

    В предыдущих двух статьях был исследован новый класс эффектов общей теории относительности (ОТО) — консервация частоты и интенсивности излучения при прохождении гравитационно-связанных областей (ГСО), таких как скопления галактик, из-за выключения из потока космологического расширения. В данной статье теория эффектов консервации применена к реликтовому потоку. Для части реликтового потока пересекающего скопления эти эффекты ведут к консервации температуры и «потеплению» по отношению к нормально расширявшемуся потоку вне скопления. В результате, вместо прежней парадигмы о практически стерильном распространении реликтового потока со времени рекомбинации, в действительности из ОТО и космологического принципа следует обратная картина. Смешивание потоков реликтовых фотонов, многократно изолированных в ГСО от потока расширения, существенно меняет физические характеристики всего реликтового потока, в частности, ведёт к его изотропности и потере следов возмущений в ранние периоды. Наблюдаемая анизотропия же следует из эффектов консервации при прохождении излучения в кратных слоях скоплений нашего близкого окружения.

PACS: 98.80.Es, 97.60.Bw, 98.65.Cw, 98.62.Py, 98.62.Ck, 98.62.Qz, 98.80.Jk, 98.70.Vc

космология, скопления галактик, гравитация, реликтовый фон, анизотропия

Том 8, N 1,  с. 17 – 24, в1,  15 апреля 2013

Электрон.:   ТФАК: 4488-029 в1,   15 апреля 2013; DOI: 10.9751/TFAK.4488-029

Загрузить статью pdf 311 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org