本帖最后由 其祥 于 2011-6-19 17:55 编辑
1 吸积作为能量的来源
1.1 简介
对于19世纪的物理学家而言,天体之间的万有引力是唯一可认知的能量来源,但是,对于已知的太阳寿命,引力并不能足以为之提供源源不断的能量。然而,21世纪伊始,人们遇到单纯凭借核能无法解释的天体现象之时,又转而求助于引力。发生吸积作用的物质所蕴含的引力势能的释放,如今被认为是在多种类型的密近双星系统中最主要的能量来源,并且这种产能机制所产生的能量被广泛的认为是活动星系核以及类星体等主要供能方式。现如今,人们对于吸积作用的重要性认识伴随着现代天文学观测技术的迅猛发展与日俱增,尤其在获得了从射电波段至X射线以及γ射线的全波段的电磁波谱以后,更是如此。同时,致密星体的存在已经毫无疑问地被脉冲星的发现所证实,而且有关黑洞研究的理论进展也进入到了一个振奋人心的阶段。这样一来,引力所扮演的“新”角色被提升了许多,因为由致密物体所产生的吸积作用是非常强大自然而又高效的产能机制。
一些简单的数量级估算,可以显而易见地说明吸积产能是多么强大的。对于质量为M,半径为R[sub]*[/sub]的物体,在其表面由质量为m的物体吸积所释放的引力势能为:
G为引力常量。若吸积物体半径R[sub]*[/sub]~10km,质量M~M[sub]日[/sub],即为太阳质量,则由公式1.1计算,对于质量为1g的物体,产生的能量约为10[sup]20[/sup]erg。能量最终主要以电磁波辐射的形式释放。现在,我们考虑质量为m的物体通过核聚变反应所释放的能量与吸积产能进行对比,在天体物理中,考虑到星际空间存在的最多元素主要是氢,通过核聚变反应生成氦。这种产能机制所释放的能量为:
其中,c为光速,通过计算对于1g的物体可以得到约6*10[sup]18[/sup]erg的能量,也即吸积产能的1/20。
其祥注:
1. 感兴趣地朋友可以通过计算理性地感受一下吸积产能的高效率。目前人类可以应用的比较高的产能机制是核聚变反应,也仅仅用在军事上---氢弹。但是,核聚变反应的产能仅仅为中子星量级吸积产能效率的1/20,可想而知,茫茫宇宙中每时每刻的壮观景象。。。
2. erg为能量单位。详情见:http://en.wikipedia.org/wiki/Erg |