בתשובה לאח של אייל, 03/12/18 23:49
שובו של ה ligo 702917
הפונז • בתשובה לאח של אייל יום ג', 4/12/2018, 14:09
מגניב!
עלתה לי שאלה קטנה - איך נוצרים זוגות בינאריים של חורים שחורים?
ברור לי שמערכות בינאריות קיימות בשפע. אבל מן הסתם, אחד הכוכבים קורס ראשון לחור שחור‏1. ארוע כזה - סופרנובה - אמור להיות אלים מאד, והייתי מצפה שהאנרגיה המשתחררת תחסל את רוב השכנים באזור הקרוב שלו, מכוכבי הלכת ועד בן הזוג הבינארי. לכל הפחות, זה יעיף חלק מאד ניכר ממסת בן הזוג הזה, מה שמאד יקטין את הסיכוי שלו להפוך לחור שחור בעצמו.
יש הסברים/השערות על התהליך הזה?

‏1 אם אין סיבה נסתרת שגורמת לשניהם לקרוס בו-זמנית.
שובו של ה ligo 702918
אח של אייל • בתשובה להפונז יום ג', 4/12/2018, 21:52
שאלה טובה. ייתכן שהמקור של חלק ניכר מהם הוא בצבירים כדוריים. צבירים כדוריים הם קבוצות צפופות מאוד (באופן יחסי) של מאות אלפי כוכבים ברדיוס של 100-200 שנות אור. בקבוצות כאלו 2 חורים שחורים יכולים להתחיל רחוקים יחסית, ואז להפוך לזוג בעקבות כל מיני תופעות כבידתיות. למשל "חיכוך דינאמי" שגורם לחורים שחורים לשקוע לאט למרכז. או למשל תופעה שבה בזמן ששני חורים שחורים חולפים קרוב אחד לשני, נוצר גל גרביטציה חלש שגורם להם לאבד אנרגיה פוטנציאלית ועשוי להפוך אותם לזוג קשור. הזוגות הבינאריים האלה יכולים גם להפלט מהצבירים הכדוריים - וזה הופך את ההיפותיזה הזו לעוד יותר מסובכת לבדיקה.
יש כמה מאמרים שמנתחים את האפשרות הזו, למשל זה וזה.
שובו של ה ligo 702921
יוסי • בתשובה לאח של אייל יום ג', 4/12/2018, 22:45
מעניין. האם ההנחה הטמונה בשאלתו של הפונז - שפיצוץ סופר נובה של ענק קדמוני יקרע‏1 מספיק חומר מענק קדמוני שהוא תאום בינארי כדי להורידו מתחת הסף הנדרש לסיים את חייו כחור שחור (או כוכב נייטרונים) בעצמו - היא נכונה תמיד (ולא, נאמר, רק בתשעים ותשע נקודה משהו אחוז מהמקרים)? כי אם לא, יתכן שיש הסבר פשוט לתצפיות.

ולי יש שאלה מינורית יותר: כשמסה הופכת לנקודה נעלמת הגיאות. איך זה משפיע על מערכת בינארית שלא היתה נעולה‏2?

__
1. יקרע - כלומר ישליך מספיק חומר במהירות גבוהה מספיק מכדי למנוע ממנו להאסף חזרה לכוכב התאום במליוני השנים הבאות.
2. עד כמה שידוע לי - במקרה של כדו"א ירח, גיאות כדו"א מספקת אנרגיה להקפה ההדדית ומרחיקה את הירח מאיתנו בסנטימטר לשנה בערך. אילו נצליח לדחוס את כדו"א לחור שחור, האם יהיו גורמים אחרים (כמו חיכוך דליל) שיגרמו למערכת לאבד אנרגיה ולשני הגופים להתקרב?
שובו של ה ligo 702934
אח של אייל • בתשובה ליוסי יום ד', 5/12/2018, 18:32
בוודאי שהטענה של הפונז איננה נכונה תמיד. לאחרונה טלסקופ האבל צילם כוכב שבן הזוג שלו עבר סופרנובה בשנת 2001‏1. הכוכב הזה הוא במסה של 10 מסות סולאריות, כלומר בדרך הנכונה להפוך לחור שחור. הבעיה היא שהכוכב הספציפי הזה נמצא רחוק יחסית מבן הזוג שלו - זמן המחזור הוא 400 ימים. אז כמה קרוב הם צריכים להיות, כדי ש 2 הגופים יתנגשו תוך זמן סביר (נניח משך חיי היקום)?

כאן זה מתחיל להסתבך. יש כמה גורמים אפשריים לדעיכת המסלול (ואני מניח שזה קשור לשאלה השניה שלך). אחד מהם דעיכת מסלול עקב גלים גרביטציונים - כמו שקורה בזוג הבינארי הזה: Hulse%E2%80%93Taylor_binary [Wikipedia] . זמן המחזור שלו הוא 8 שעות, והוא אמור להתנגש תוך 300 מליון שנה. המאמר הזה מכיל נוסחאות של זמן דעיכה כפונקציה של מסה ומרחק מסלולי. בשורה התחתונה, כדי ש 2 מסות בסדר גודל של מסה סולרית יתנגשו בזמן סביר (סביר = כדי שנוכל לצפות בכאלה), זמן המחזור שלהן אמור להיות 12 שעות או פחות (במרחק של 1.5% יחידה אסטרונומית, או פחות).

אבל יכולים להיות עוד גורמים שמצטרפים לגורם הזה. למשל "חיכוך מגנטי" - אינטראקציה בין השדות המגנטיים של החורים השחורים (לא יודע עד כמה הוא משמעותי יחסית לגורם הראשון). גורם שלישי הוא חיכוך עם גז או אבק במערכת. אני מניח שהגורמים השני והשלישי לא קיימים באותה מידה בכל זוג בינארי.

אבל ההנחה של פונז היא יותר מלגיטימית - ב 10 האירועים ש ligo/virgo צפה עד כה, החורים השחורים הם בליגה של 10-40 מסות סולריות. האם צמדים בינארים בכזה גודל, ובמרחק קטן יחסית, יכולים להתפתח באופן "טבעי"?

---
‏1 כלומר צפינו בה בשנת 2001
שובו של ה ligo 702935
יוסי • בתשובה לאח של אייל יום ד', 5/12/2018, 18:45
יפה, החכמתי בכמה מילימטרים - תודה!
ושאלת הדיוט נוספת - האם אפשר להניח שכל האנרגיה הנוצרת מההקפה ההדדית של המערכת - כולל גלי כבידה, חום, וגלים אלקטרומגנטים אחרים - תורמת לדעיכת המסלול?
אם כן, האם יש דרך לחשב את תרומת גלי הכבידה לדעיכה? האם ידוע כמה אנרגיה נדרשת לייצר אותם?
שובו של ה ligo 702943
אח של אייל • בתשובה ליוסי יום ה', 6/12/2018, 21:15
מצטער השאלה מנוסחת בצורה שקצת מבלבלת אותי.. ההקפה ההדדית של המערכת לא יוצרת אנרגיה (ובכלל אנרגיה אי אפשר ליצור, יש חוק שימור אנרגיה). כמו כן אנרגיה בפני עצמה לא תורמת לדעיכת מסלול.
לגבי גלי הכבידה, ניסיתי לענות על זה בקיצור בתגובה הקודמת, אז אני אכתוב את זה באופן יותר מפורש.

לפי היחסות הכללית, כל 2 גופים שמקיפים אחד את השני פולטים גלי כבידה. גלי הכבידה האלו מתפשטים החוצה מהמערכת ונושאים איתם אנרגיה, וכתוצאה מכך המסלול דועך. את קצב דעיכת המסלול ניתן לחשב. זוהי נוסחא "מכוערת" שמופיעה במאמר הזה. מי שרוצה את הגרסא הקצרה והפשטנית אז הנה:
הזמן שלוקח ל 2 גופים שמקיפים אחד את השני להתנגש = קבוע כפול המרחק בחזקת 4 חלקי המסה הכללית בחזקת 3

את הנוסחא הזו הצליחו לבדוק באמצעות מדידות על הזוג הבינארי שקישרתי אליו בתגובה הקודמת‏1. הסתבר שקצב הדעיכה של הזוג הזה קרוב מאד למה שהנוסחא מנבאת (הטעות היא 0.2%) - אז לפחות במערכת הזו, כנראה אין שום גורם משמעותי אחר לדעיכה למעט גלי כבידה. הזוג הזה צפוי להתנגש בעוד כ 300 מיליון שנה.

-----
‏1 זהו זוג בינארי של פולסארים (כוכבי ניוטרונים) שמקיפים זה את זה פעם ב 8 שעות. המסה הכללית היא כ 2.8 מסות סולאריות. המדידות נמשכו על פני 30 שנה.
שובו של ה ligo 702944
הפונז • בתשובה לאח של אייל יום ה', 6/12/2018, 21:52
נו, במושגים של מערכות זוגיות זו נשמעת לי כמו מערכת יחסים יציבה במיוחד.
שובו של ה ligo 702945
יוסי • בתשובה לאח של אייל יום ה', 6/12/2018, 22:30
אמנם הניסוח שלי בעיתי, אבל - לפחות על פי התשובה - כנראה שבכל זאת הבנת את הכוונה. תודה.
שובו של ה ligo 702930
הפונז • בתשובה לאח של אייל יום ד', 5/12/2018, 13:26
תודה, אסתכל גם במאמרים (בייחוד השני שאיננו מוגבל למנויים).
שובו של ה ligo 702947
ירדן ניר-בוכבינדר • בתשובה להפונז יום ו', 7/12/2018, 16:26
אני מניח שהערת השוליים היא קריצה שובבה מכוונת לעבר תורת הקוונטים?
שובו של ה ligo 702948
הפונז • בתשובה לירדן ניר-בוכבינדר יום ו', 7/12/2018, 19:30
מוצלח, אבל לא התכוונתי :-)
אני, הקטן, טרם הבנתי את הקשר בין הגרביטציה לתורת הקוונטים.
שובו של ה ligo 712222
אח של אייל • בתשובה להפונז יום ג', 31/12/2019, 21:35
לאחרונה קראתי משהו שהזכיר לי את השאלה הזו. ומסתבר שזה נושא מעניין מאד.

בקצרה, התאוריה אומרת שמערכות בינאריות שבו אחד מבני הזוג עובר סופרנובה, יש להן סיכוי טוב למדי להתנתק - שבני הזוג ייפרדו. אבל לא מהסיבות שכתבת.

הסיבה הראשונה היא אובדן מסה. בסופרנובה, חלק ניכר מהמסה של הכוכב עף החוצה. אם מספיק מהמסה הלכה לאיבוד, אז מה שנשאר כבר לא מספיק להחזיק את בן הזוג.. לבן הזוג יש מהירות מסלולית שמתאימה למסה גדולה יותר. ואז הוא עף החוצה. במקרה הנאיבי של מסלול מעגלי, אם המערכת איבדה יותר מחצי מהמסה, אז בני הזוג יפרדו.

הסיבה השנייה היא שהרבה פעמים סופרנובה היא א-סימטרית, ואז השריד שלה מקבל "בעיטה" בכיוון מסויים. ואז זה תלוי בכיוון ובמהירות של הבעיטה.. בחלק מהמקרים הבעיטה תרחיק עוד את בני הזוג ותעודד פרידה. ובמקרים אחרים, היא דווקא תקרב אותם.

על כל הדברים האלו כתוב בצורה יחסית נגישה, במאמר הזה: https://www.emis.de/journals/LRG/Articles/lrr-2014-3/...

עוד פרט מידע מעניין בסיפור הזה הוא שיש הבדל מהותי בין חור שחור לבין כוכב ניוטרונים. שניהם הם שרידים של סופרנובה. אבל כוכב ניוטרונים נוטה לאבד את רוב המסה המקורית שלו ואילו חורים שחורים שומרים על רוב המסה המקורית: https://physics.stackexchange.com/questions/171617/ho...
בקיצור, לחור שחור יש סיכוי טוב יותר להשאר בזוג בינארי אחרי סופרנובה.
שובו של ה ligo 712271
הפונז • בתשובה לאח של אייל יום ה', 2/1/2020, 15:56
מעניין מאד, וגם הקישור.
וגם הבעיטה הזו היא הפתעה מעניינת, ונשמעת מאד אגרסיבית - מדובר שם על עד 500 קילומטר בשנייה, שלפי חישוב מהיר ולא זהיר זה פי 500 ממהירות כדור הארץ סביב השמש. לגמרי יכול להפריד זוג בינארי.
שובו של ה ligo 712277
אח של אייל • בתשובה להפונז יום ה', 2/1/2020, 19:35
תודה.
נ.ב. מהירות כדוה"א סביב השמש היא בממוצע 30 ק"מ לשניה.
שובו של ה ligo 712279
הפונז • בתשובה לאח של אייל יום ה', 2/1/2020, 20:01
אכן, משום מה זכרתי ברשלנות כמיליארד שניות בשנה.
בכל מקרה, גם פקטור 6 הוא בוסט רציני.
חזרה לעמוד הראשי המאמר המלא
מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים
האייל הקורא RSS מאמרים | כתבו למערכת | אודות האתר | טרם התעדכנת | ארכיון | חיפוש | עזרה | תנאי שימוש © כל הזכויות שמורות