ФИАН / Астрофиз ЗАДАЧИ
.pdf1.Во сколько раз изменился бы размер видимой части Вселенной сегодня, если бы в ней отсутствовала т¼мная энергия (при неизменном остальном наполнении Вселенной) ?
2.Оценить, насколько изменится средняя температура на поверхности Земли, если гравитационная константа G увеличится в 2 раза в течении длительного времени (на масштабе 1 млн лет).
3.Энергия, уходящая в излучении самых мощных сверхновых, составляет 1051 эрг, она высвечивается за100 дней. Считая, что предельная видимая зв¼здная величина, которую различает телескоп Хаббл +31.5 m (что соответствует 3 Ч 10−7 квантов/(см2· с) в видимом диапазоне спектра), оценить, до каких красных
смещений может быть обнаружена такая сверхновая.
4.Для ближайшей круговой стационарной орбиты вокруг ч¼рной дыры определить замедление времени на планете по отношению к бесконечно удал¼нному наблюдателю (возможен ли масштаб эффекта, показанный в фильме Интерстеллар?).
5.Сферически симметричная аккреция на гравитирующий центр (ч¼рную дыру) называется аккрецией Бонди. Темп такой аккреции может быть оцен¼н как:
˙ |
|
2 |
ρv. |
(1) |
|||
M = 4πr |
|
||||||
Детальное исследование возникающего течения показывает, что звуковая скорость течения |
v = cs формиру- |
||||||
ется на радиусе, для которого |
|
|
|
|
|
||
|
GM |
≈ cs2, |
|
(2) |
|||
|
|
|
|
||||
|
r |
|
|||||
что приводит к итоговому результату: |
(GM)2 |
|
|||||
˙ |
|
||||||
M = 4πλc |
c3 |
ρ∞. |
(3) |
||||
|
|
|
|
s |
|
|
|
Здесь ρ∞ - плотность вдалеке от ч¼рной дыры, cs скорость звука при этой плотности. Для идеальной плазмы γ = 5/3 константа λc = 0.25.
Предположим, что первые ч¼рные дыры возникли из первых зв¼зд на |
z = 30 и имели массу M = 10M . |
Оценить, до какой массы они вырастут к z = 10 при непрерывной аккреции Бонди. |
|
6. Метрика в сферических и цилиндрических координатах имеет вид: |
|
ds2 = dt2 − dr2 − r2(dθ2 + sin2 θdϕ2), |
(4) |
ds2 = dt2 − dr2 − r2dϕ2 − dz2. |
(5) |
Вычислить ковариантную производную DµAµ через обычные производные для обоих метрик. Сравнить с выражениями для div A в сферической и цилиндрической геометриях.
1
