Ποιος φυσικός νόμος εξηγεί γιατί η ύλη που ρέει από το σύντροφο αστέρι τροχιά γρήγορα καθώς πλησιάζει τη μαύρη τρύπα;

Απάντηση:

Η βαρύτητα εξηγεί γιατί η ύλη τρομάζει μαύρη τρύπα γρήγορα.

Εξήγηση:

Ο Newton εξισώνει τις κινήσεις αντικειμένων σε τροχιά. Η δύναμη της βαρύτητας που επενεργεί σε ένα αντικείμενο περιγράφεται από την εξίσωση:

# F = (GMm) / r ^ 2 #

Οπου #ΣΟΛ# είναι η σταθερά βαρύτητας, # M # είναι η μάζα του σώματος που το αντικείμενο περιστρέφεται γύρω, # m # είναι η μάζα του αντικειμένου τροχιάς και # r # είναι η απόσταση μεταξύ τους.

Η κεντρομόλος δύναμη που απαιτείται για να κρατήσει ένα αντικείμενο σε τροχιά δίνεται από την εξίσωση:

# F = (mv ^ 2) / r #

Οπου # v # είναι η ταχύτητα του αντικειμένου τροχιάς.

Όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε τροχιά, οι δύο αυτές δυνάμεις είναι ίσες:

# (GMm) / r ^ 2 = (mv ^ 2) / r #

Διαίρεση από # m # και πολλαπλασιάζοντας με # r # δίνει:

# v ^ 2 = (GM) / r #

Στο σενάριο # M # είναι η μάζα της μαύρης τρύπας που θα είναι αρκετά μεγάλη. Η μαύρη τρύπα θα είναι επίσης πολύ μικρή. Καθώς το θέμα πλησιάζει στη μαύρη τρύπα, η αξία του # r # θα πάρει προοδευτικά μικρότερη και κατά συνέπεια η ταχύτητα # v # θα αυξηθεί προοδευτικά.

Εξ ου και το πιο κοντινό θέμα είναι στη μαύρη τρύπα όσο πιο γρήγορα θα τροχιάσει.

Μόλις η ύλη φτάσει πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα, τα αποτελέσματα της γενικής σχετικότητας γίνονται σημαντικά, αλλά οι εξισώσεις κίνησης Newton είναι αρκετά κοντά σε μεγαλύτερες αποστάσεις.