Тамна звезда (астрономија)

Тамна звезда је теоретски објекат који је компатибилан са класичном механиком те, због своје велике масе, има површинску Другу космичку брзину која је једнака или превазилази брзину светлости. Како на светлост утиче главитација по класичној механици је неразрешено, али када би била убрзана на исти начин као пројектили, било која светлост емитована на површину тамне звезде би била заробљена звездином гравитацијом, чинећи је тамном, по чему је и добила име.

Током 1783. године, геолог Џон Мичел је написао дуго писмо Хенрију Кевендишу, у којем је оквирно описао очекивана својства тамних звезда, објављено 1784. године од стране Краљевског друштва. Мичел је прорачунао да када је друга космичка брзина на површини звезде била једнака или већа од брзине светлости, генерисана светлост би била гравитацијски заробљена, те звезда не би била видљива удаљеном астроному.

Ако би полупречник исте густине као Сунчев премашио пречник Сунца у пропорцији 500 према 1, тело које има бесконачну висину ка њему би стекла на својој површини већу брзину од брзине светлости, што би резултирано тиме да би та светлост била привучена од стране исте силе пропорнионалне са њеном vis inertiae, са другим телима, сва светлост емитована са таквих тела би морала да се врати назад због своје личне гравитације. Из овога се да закључити да је утицај гравитације идентичан утицају на масивне објекте.

Мичелова идеја за рачунање броја такве невидљиве звезде је подстакла рад многих астронома 20. века: он је предложио да, с обзиром да одређена пропорција система дуплих звезда може садржати бар једну тамну звезду, можемо тражити и каталогизирати што више система дуплих звезда, и идентификовати случајеве где је видљива само једна циркуларна звезда. То би онда пружило исту врсту статистичке подлоге за прорачунавање количине других невиђених звезданих материја које можда постоје, поред већ видљивих звезда.

Мичел је такође предвидео да би будући астрономи могли да идентификују површинску гравитацију удаљених звезда само видевши како се звездана светлост пребацује на слабији део спектара, што је претеча Њутнове идеје о промени гравитације из 1911. године. Међутим, Мичел је цитирао Њутна рекавши да плава светлост има мање енергије од црвене (Њутн је сматрао да су масивније честице повезане са већим таласним дужинама), те је Мичел предвидео да су промене у спектру биле у погрешном правцу. Тешко је рећи да ли је Мичелово пажљиво цитирање Њутновог става о овоме приказивало мањак убеђења код Мичела у то да ли је Њутн био у праву.

Године 1796. је математичар Пјер Симон Лаплас промовисао исту идеју у првом и другом издању своје књиге Exposition du système du Monde, наводно независно од Мичела.

Лаплас је можда то касније и уклонио из својих наредних издања због расзвитка таласне теорије о светлости; светлост за коју се тада веровало да је безмасни талас, те није могао да утиче на гравитацију. Иако је немачки физичар, математичар и астроном Јохан Георг вон Солднер наставио са Њутновом корпускуларном теоријом светлости тек 1804. године, грпуно, физичари су дошли на ту идеју.

Тамне звезде и црне рупе обе имају другу космичку брзину једнаку или која премашује брзину светлости, као и критички радијус који износи r ≤ 2M.

Међутим, тамна звезда може емитовати индиректну радијацију - светлост окренуту ка спољашњости и материју која може напустити површину од r = 2M брзо пре него што буде заробљена, и самим тим је изван критичке површине, те може реаговати са другим материјама, или може бити слободно убрзана од звезде са шансом да реагује са другим материјама. Стога, тамна звезда има врло ретку атмосферу састављену од честица-посетилаца, и овај провидни ореол начињен од материје може бити радиоактиван, мада врло слабо.

Друга ставка јесте да бити бржи од светлости јесте могуће према Њутновим законима физике, могуће је да објекти лете са довоњно силе да побегну.

Утицаји радијације

Тамна звезда може емитовати индиректну радијацију, као што је горе описано. Црне рупе описане тренутним теоријама о квантној механици емитују радијацију путем другачијег процеса - Хокинг радијације, који је успостављен 1975. године. Радијација емитована тамном звездом зависи од своје композиције и структуре; за Хокинг радијацију се сматра да зависи једино од масе црне рупе, њеног пуњења, и момента импулса, иако парадокс информација о црним рупама то чини врло контроверзним.

Ефекти који преламају светлост

Иако су историјски Њутнови аргументи могли одвести ка гравитационој дефлексији светлости, општа теорија релативности предвиђа дупло више дефлексије у зраку који облаже Сунце. Ова разлика се може описати додатним доприносом кривини простора под модерном теоријом: док је Њутновска гравитација аналогна са временско-просторним компонентама Рајмановог тензора кривине опште теорије релативности, тензор кривине такође садржи и чисто просторне компоненте, и оба овлика кривине доприносе потпуној дефлексији.

• Црна рупа

• Spolyar, Douglas; Freese, Katherine; Gondolo, Paolo (2008). „Dark Matter and the First Stars: A New Phase of Stellar Evolution”. Physical Review Letters. 100 (5): 051101. Bibcode:2008PhRvL.100e1101S. PMID 18352355. arXiv:0705.0521 . doi:10.1103/PhysRevLett.100.051101. 
• Freese, Katherine; Bodenheimer, Peter; Gondolo, Paolo; Spolyar, Douglas (20—22. 2. 2008). „Dark stars: The first stars in the universe may be powered by dark matter heating”. Sources and Detection of Dark Matter and Dark Energy in the Universe. 8th UCLA Symposium. AIP Conference Proceedings. 1166. Marina del Rey, CA: American Institute of Physics (објављено 8. 9. 2009). стр. 33—38. Bibcode:2009AIPC.1166...33F. CiteSeerX 10.1.1.248.5391 . S2CID 117037439. arXiv:0812.4844 . doi:10.1063/1.3232192. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Michell, John (1784), „VII. On the means of discovering the distance, magnitude, &c. of the fixed stars, in consequence of the diminution of the velocity of their light, in case such a diminution should be found to take place in any of them, and such other data should be procured from observations, as would be farther necessary for that purpose. By the Rev. John Michell, B.D. F.R.S. In a letter to Henry Cavendish, Esq. F.R.S. And A.S”, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 74: 35—57, Bibcode:1784RSPT...74...35M, ISSN 0080-4614, JSTOR 106576, doi:10.1098/rstl.1784.0008 
• Schaffer, Simon (1979). „John Michell and Black Holes”. Journal for the History of Astronomy. 10: 42—43. Bibcode:1979JHA....10...42S. doi:10.1177/002182867901000104. 
• Гери Гибонс, Човек који је измислио црне рупе [његов рад испливава из мрака након два века]", Нови научник, 28. јун стр. 1101 (1979)
• Eisenstaedt, J. (1991). [https://archive.org/details/sim_archive-for-history-of-exact-sciences_1991_42_4/page/n38 „De l'influence de la gravitation sur la propagation de la lumi�re en th�orie newtonienne. l'Arch�ologie des trous noirs”]. Arch. Hist. Exact Sci. 42 (4): 315—386. doi:10.1007/BF00375157.  replacement character у |title= на позицији 63 (помоћ)
• Вернер Израел, "Тамне звезде: Еволуција једне идеје", стране 199–276 Хокинговог и Израеловог Триста година гравитације (1987)
• Thorne, Kip S. (1995). Black Holes and Time Warps: Einsteins Outrageous Legacy. W. W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-31276-8. .

Посебно поглавље 3 "црне рупе, откривене и одбијене".

• Меги МекКи, "Прве звезде универзума су можда биле тамне", Нови научник, 3. децембар (2007)