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zoom RSS 「ブラックホール入門」Week2受講の感想

<<   作成日時 : 2015/01/26 00:01   >>

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先週「ブラックホール入門」Week1受講の感想を書いたので、今週も続けることにします。事情があって、なかなか勉強が始められませんでした。すぐにWeek3になってしまって焦りますね。

さて、今週のシラバスは次のようになっています。

3. ブラックホールの性質
 3-1. ブラックホールの密度
 3-2. ブラックホールの引力と潮汐力
4. 星の進化とブラックホール
 4-1. 星の一生
 4-2. コンパクト星
 4-3. 連星系
 4-4. 降着円盤
 4-5. 降着円盤とエネルギー

これもなんとなく、内容が想像できますが、私は物理理論には興味があるんですが、天体としてのBHのことはあまり詳しくないので、今回は真面目に最初から動画を視聴することにしました。

3-1. ブラックホールの密度

 これは、先週課題に平均密度が提示されていたので、シュバルツシルト半径で囲まれた球の体積で、質量を割れば良いことは分かってました。
 ここで面白かったのはブラックホールが巨大になれば、密度は少なくても良いということ。つまりシュバルツシルト半径を十分大きくとれば、宇宙の平均密度でもBHになり得るということです。この講座ではそんなこと言ってないですが、「半径vs質量」という図ではそう読み取れなくもないです。「閉じている宇宙とブラックホールは等価である」 http://homepage2.nifty.com/AXION/note/2008/note_200808.html#01 という記事にあるように、そういう仮説が無かったわけではないです。

3-2. ブラックホールの引力と潮汐力

 潮汐力を計算していますが、ニュートン力学の式を使っていますね。どうも「潮汐力を一般相対論で求める_(1)」 のように難しく考えていましたが、近似で考えれば、これで十分ですね。ちょっと眼から鱗です。

4-1. 星の一生

 こういうのは弱いのです。地学を習っていないので、天文学の知識がありません。H-R図や主系列星、超新星爆発、白色矮星などの言葉は知ってますが、どうもハッキリ知識に定着してません。私は数式を弄るのが好きなだけかも知れませんね。

4-2. コンパクト星

 これは興味深い項目です。ただ、これは星型BHに繋がる議論ですね。巨大BHについてはどうなんだろう?これは語られていない気がします。
 お恥ずかしいことですが、次のことを知りませんでした。
  –電子が反発 => 白色矮星
  –核子(陽子や中性子)が反発 => 中性子星
  •核子が持ちこたえられなくなると => ブラックホール

中性子星のままでもBHの芯というか核になると思ってました。。

4-3. 連星系

 これも想像通りの内容でしたが、ロッシュローブ(Roche Lobe)の説明は分かりやすかったですね。ただ、連星の片方がBHであったということは、後から言われたので、ちょっと肩すかしを喰らったような感じがしました。

4-4. 降着円盤

  降着円盤が出来る原理は「角運動量保存」なんだと思いますが、何故円盤になるか?はどうも感覚的しっくり来ません。例えば太陽を周る地球の公転軌道は平面上になります。これは納得するのですが、他の惑星の公転軌道もほぼ同一平面上にあることが分かり辛いのです。真面目に考えると3体問題になるのかな?

4-5. 降着円盤とエネルギー

 この項目は素直に頷けました。



さて、「Week 2 理解度確認クイズ」について概要を説明します。

問題2-1 太陽の10倍の質量を持つ星と、太陽と同じ質量を持つ星との寿命の比較を問うもの
  これは授業で話されていて、pdfでも説明されているので、簡単でしょう。   

問題2-2 中性子星の一部分の1cm3 の質量を問うもの
  中性子星の平均密度がpdfに示されているので、それを使えば簡単です。特に1cm3 なんだから計算しなくても分かります。

問題2-3 力の働く方向と、等ポテンシャル面の関係を問うもの
  F=-∂U/∂x を考えれば分かります。等ポテンシャル面に平行な方向に x を考えると、力はゼロになってしまいます。

問題2-4 ブラックホールと通常の恒星が連星系において、X線が出ているとして、どこから出ているかを問うもの
  「4-5. 降着円盤とエネルギー」に記述されています。

問題2-5 青い色の星と、赤い色の星では何が違うかを問うもの
  「4-5. 降着円盤とエネルギー」に記述されています。黒体輻射の式からも分かります。

一応、満点の 15 点をとることができました。

最期に、「Week2レポート」です。これには課題1と2があり、1は提出済みですが、2は未だ提出していません。

「Week2 レポート課題1」宇宙は、重力で支配されている。何故、電気力ではないのか?
「Week2 レポート課題2」月も軟X線で観測すると、僅かに光って見える。どうしてか?

各々「400字以内で説明せよ」とのことです。
レポート課題1については、6点満点で6点をいただきました。
レポート課題2についてはググってわかったことがあるんですが、それをそのまま書いて良いのか?判断中です。
なお、私のレポートは提出後、締切が過ぎてからUPする予定です。

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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
ここに、レポートの解答を書かれた方が居ました。それが正解であろうとなかろうと、これを見て参考にレポートを書いてしまう人が無いとも言えません。それはフェアではないと思いますし、間違った答えに誘導してしまうかも知れません。よって、こちらの判断で削除させていただきました。悪しからず。
T_NAKA
2015/01/30 12:15

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