От астероидов до планет, звезд и многого другого - удвоение того, что у вас есть, может иметь катастрофические последствия!
«Искусство имеет двойное лицо, выражение и иллюзию, точно так же, как наука имеет двойное лицо: реальность ошибки и призрак истины». - Публилий Сирус
Представьте, что есть во Вселенной, от мельчайших пылинок до самых массивных черных дыр и всего, что между ними. Теперь представьте, что вы берете каждую из тех вещей, которые вы придумали, и удваиваете их. Я не имею в виду удвоение его размера, массы или любого другого физического свойства самого объекта.
Вместо этого я имею в виду, что вы берете любой объект, о котором только можете подумать, и позволяете ему взаимодействовать с другим, идентичным ему самому.
Давайте начнем с малого и будем двигаться вверх по массе, потому что так мы сможем убедиться, что ничего не упускаем. В мельчайших космических масштабах мы можем обратиться к небольшим астероидам и метеороидам и спросить, что произойдет, если мы позволим одному встретиться с другим, который практически является его близнецом.
Для этих очень малых источников массы и гравитации встреча друг с другом приводит к простейшему вообразимому сценарию: эти два камня соприкасаются друг с другом и остаются там. Гравитации (и всех других сил) недостаточно, чтобы повлиять на какие-либо дальнейшие изменения. Вот почему, когда мы внимательно изучаем более мелкие астероиды, такие как 25143 Итокава, мы обнаруживаем, что они состоят из груд щебня или компонентов, похожих на гальку и пыль.
Нам пришлось бы обратиться к гораздо большим массам, чтобы произошло что-то другое.
Но если мы это сделаем - если мы начнем говорить об астероидах размером около 100 км или больше - когда они встретятся друг с другом, начнут происходить очень интересные физические явления.
Если ваша гравитационная масса достаточно велика, то приливные силы - в первую очередь потому, что гравитационная сила, действующая на ближней стороне, намного больше силы, притягивающей дальнюю сторону - , может исказить и деформировать ваше скалистое тело. Со временем эти две массы будут двигаться по спирали навстречу друг другу и сливаться, поскольку теперь будет существовать достаточное количество гравитации, чтобы просто создать один больший астероид. Весьма вероятно, что это слияние астероидов стало причиной образования первой когда-либо обнаруженной карликовой планеты - Цереры - .
А как насчет более крупных тел, например каменистых планет? Как оказалось, мало что отличается от случая с двумя большими астероидами. Как только вы окажетесь в гидростатическом равновесии - что является причудливым способом сказать, что объект обладает достаточной гравитацией, чтобы втянуть себя в сферу или любую другую форму, которую могла бы иметь капля воды, если бы она вращалась с такой скоростью - вы собираетесь деформироваться и сливаться вместе с новым объектом образуют единый объект в новом гидростатическом равновесии.
На самом деле самая большая разница будет связана с тем, что вы, скорее всего, начнете с многослойной планеты!
Землетрясения и извержения вулканов, а также огромные разрушения обеих планет произойдут, прежде чем они полностью сольются вместе, сформировав один новый каменистый мир, масса которого равна объединенной массе обеих планет-прародителей.
Но все немного изменится, если вы объедините два газовых гиганта. И я говорю это, потому что это зависит от того, какие два газовых гиганта вы объединили. Если вы объедините два Ураноподобных объекта, вы получите планету вдвое большей массы и значительно большего размера, чем Уран. Но если вы объедините два юпитериоподобных объекта, вы получите планету вдвое большей массы, но не больше самого Юпитера!
Если у вас вдвое больше массы в данном пространстве, гравитационная энергия, ограничивающая любую его часть, также вдвое больше. После определенного момента, если вы вкладываете все больше и больше массы в заданное пространство, размер объекта фактически начинает уменьшаться!
И это достигает критической точки при массе в несколько десятков раз больше массы Юпитера. Потому что, если вы объедините две планеты, масса которых в 35 раз превышает массу Юпитера (хотя к тому моменту каждая из них, вероятно, станет коричневым карликом), вы получите - когда слияние завершится - было достаточно массы, чтобы зажечь водородный синтез. в ядре вашего объекта, и у вас будет звезда на руках!
Вы сделаете шаг вперед, чтобы сформировать настоящего красного карлика, звезду М-класса, которая является самым долгоживущим классом звезд во Вселенной, с максимальным сроком жизни более 100 триллионов лет, или примерно в 10 000 раз больше нынешнего возраста Вселенной. Более массивные и голубые звезды довольно быстро сжигают свое топливо, в то время как менее массивные и более холодные красные звезды требуют гораздо больше времени. Примерно через 10 миллиардов лет все звезды классов O, B и A, а также более яркие звезды класса F (всего на один класс ярче нашего Солнца) сгорят.
Но когда мы смотрим на шаровые звездные скопления, которые существуют почти столько же, сколько существует Вселенная - до 13 миллиардов лет или около того, как Мессье 56-, мы на самом деле находим эти голубые звезд, которых там быть не должно!
Что происходит? Так же, как планеты могут сливаться, звезды тоже могут! Эти яркие голубые звезды, которые вы видите в скоплении, известны как голубые отставшие звезды, и они появляются, когда более мелкие звезды с меньшей массой находят друг друга, взаимодействуют и сливаются. Со временем ядро звезды становится более массивным и разгорается сильнее, в связи с чем температура звезды увеличивается, а цвет становится более голубым.
На самом деле, вы можете взять почти любые две звезды с одинаковой массой и объединить их вместе, чтобы создать более горячую и голубую одиночную звезду, которая будет иметь гораздо более короткое время жизни.
Но не все такие массивные объекты, которые сливаются вместе, образуют звезду. Видите ли, звезды с большей массой - те, которые сжигают свое топливо относительно быстро в конечном итоге умирают эффектным образом!
Солнцеподобные звезды или звезды, масса которых составляет примерно 400% от массы нашего Солнца, в конечном итоге сдуют свои внешние слои в планетарной туманности, возвращая обратно водород, гелий и меньшее количество более тяжелых элементов. во Вселенную. Но их ядра - это то, что нас сейчас интересует. Потому что, даже когда внешние слои удаляются, внутренние слои звезды сжимаются, образуя белый карлик: объект, сравнимый по массе с нашим Солнцем, но только физический размер планеты Земля!
Эти сверхплотные скопления атомов находятся при температуре, недостаточной для дальнейшего воспламенения ядерного синтеза, но не обладают достаточной собственной гравитацией, чтобы сжаться до меньшего размера или более плотного состояния материи..
Но если вы соберете вместе двух белых карликов, все изменится, и произойдет это впечатляющим образом!
Они инспиральны, а их орбиты распадаются из-за гравитационного излучения. На самом деле, совсем недавно была обнаружена самая близкая пара белых карликов, расстояние между двумя белыми карликами меньше диаметра Солнца. Всего через несколько миллионов лет эти карлики сольются. Дополнительная масса в этой крошечной области пространства даст достаточно дополнительной силы, чтобы зажечь ядерный синтез в этих карликах, вызвав сверхновую типа Ia, которая разорвет обе звезды на части, не оставив ничего после катастрофической, неконтролируемой реакции!
С другой стороны, даже более массивные звезды заканчивают свою жизнь в виде сверхновых типа II, оставляя либо нейтронную звезду в их ядре - объект в 2 или 3 раза массивнее Солнца, но только несколько километров в диаметре - или черная дыра для самых массивных!
Но когда сливаются две нейтронные звезды, то «сливать» вообще нечего.
Вместо этого несколько процентов массы выбрасываются в виде самых тяжелых атомных ядер из периодической таблицы, а остальные две нейтронные звезды сливаются в черную дыру, испуская гамма-всплеск!
И, наконец, что происходит, когда сливаются две черные дыры? Независимо от того, насколько они малы или массивны, все черные дыры имеют вокруг себя аккреционные диски.
И всякий раз, когда какая-либо материя сливается с черной дырой, большая ее часть ионизируется, ускоряется и излучается двумя биполярными струями вокруг самой черной дыры. Если это маленькая черная дыра, она создает то, что известно как микроквазар, большая черная дыра создает АЯГ или активную галактику, а самые большие могут создавать квазары!
Поэтому, если вы хотите объединить два одинаковых объекта, делайте это на свой страх и риск. Из соображений безопасности лучше использовать самые легкие, иначе фейерверк обязательно будет зрелищным!
Получил удовольствие от этого? Оставьте свой комментарий на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs!