متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : اختر فیزیک

عنوان : مطالعه اثر رسانندگی الکتریکی بر روی بادهاي قرصهای برافزایشی با پهن رفت غالب

دانشگاه مازندران

دانشکده علوم پايه

گروه فیزیک اتمی مولکولی

پايان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته اخترفيزيك

موضوع:

مطالعه اثر رسانندگی الکتریکی بر روی بادهاي قرصهای برافزایشی با پهن رفت غالب

استاد راهنما:

دكتر عليرضا خصالی

استاد مشاور:

دكتر محسن نژاد اصغر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه ای بر فرآیند برافزاي………………………………………………………… 1

1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………….. 1

1-2- برافزايش بوندي………………………………………………………………..………………..3

1-3- مفهوم قرص هاي برافزايشي  ………………………………………………………………. 4

1-4- طبقه بندي كلي قرص هاي برافزايشي ……………………………………………………   6

1-4-1- قرص سيستم هاي پيش ستاره اي   …….………………………………………………6

1-4-2- قرص ستاره هاي دوتاي……………….………………………………………………………8

1-4-3- قرص هسته هاي فعال كهكشاني………………………………………………………..12

1-5- طبقه بندي قرص هاي برافزايشي از لحاظ شكل هندسي………………………………13

1-5-1- قرص هاي نازك……………………………………………..…………………………………13

1-5-2- قرص هاي ضخيم……………..………………………………………………………………14

1-6- عوامل مؤثر در برافزایش…………….…………………………………………………………14

1-6-1- برافزایش آدیاباتیک………………………………………………………………………………14

1-6-2- دما در نزدیکی اجسام متراکم………………………………………………………………16

1-6-3- از دست دادن تابش……………………………………………………………………………16

1-6-4- درخشندگی بحرانی ادینگتون………………………………………………………………17

1-6-5- درخشندگی ادینگتون در عمق نوری بالا…………………………………………………18

1-6-6-مقایسة برافزایش در ستارههای نوترونی و سیاهچالهها………………..……………19

1-6-7- برافزایش با تکانه زاویهای…………………….………………………………………………19

1-7- پارامترهاي نوعي قرصها……………………..………………………………………………20

1-7-1- وشکسانی…………………………………………………………………………………23

1-7-2- پارامتر …………….……………..…………………………………………………………23

1-7-3- مدل  β…………….…………………………………………………………………………

1-8- ناپایداریها……….………………….……………………………………………………………26

1-8-1- ناپايداري مغناطيسي………………..…………………………………………………27

1-8-2- ناپايداري گرانشي…………………..……………………………………………………31

1-9- الگوهاي اصلي قرص هاي برافزايشي…………….…….……………………………35

1-9-1- قرص هاي استاندارد…………………………….……………………………………35

1-9-2- قرص هاي مدل ……………………..….………………………………………..…36

1-9-2-1- مدل …………………………………………………………………………………36

1-9-2-2- مدل ……………….…….……………………………………………………………38

1-9-2-2-1- خصوصيات  قرص هاي ……………………………….……………………38

1-9-2-2-2- به دام افتادن الكترون در قرص هاي ………………………………………39

1-9-3- مدل ………….…………………….………………………………………………………40

1-9-3-1- مدل ……….…………………………………………………………………………41

فصل دوم: حرکت تک ذره در پلاسما………………………………………………………43

2-1-تعریف فضای پلاسمایی……………..…………………………………………………43

2-2- رسانایی پلاسما………………………………………………………………………..44

2-3- پلاسمای نامغناطیده…….……………….……………………………………………45

2-4- حرکت تک ذره………….…………………………………………………………………45

2-5- معادلات میدان…………..…………………………………………………………….46

2-6- چرخش…………………………………………………………………………………47

2-7- سوقهای مغناطیسی……………………………………………………………………49

2-8- سوقهای الکتریکی………………………………………………………………………51

2-8-1- سوق ……………………………………………………………………………………51

2-8-2- سوق قطبشی……………………………………………………………………53

فصل سوم: بررسي اثرات میدان مغناطیسی خارجی  بر ساختار قرص هاي برافزايشي استاندارد……56

3-1- مقدمه……………………..……………….……………………………………………56

3-2 معادلات مغناطوهيدروديناميك………………..…………………………………58

3-2-1 معادلاتMHD ایده‌آل…………………….…………………………………………58

3-3- معادلات حاكم بر ديناميك قرص هاي برافزايشي…………………………………63

3-4- روابط، محاسبات و فيزيك مسئله………………………..…………………………64

3-5- روش خود مشابه براي حل معادلات………………………………………………68

3-6- حل عددي و بررسي نتايج……………..………………………………………70

3-7- اثرات میدان مغناطیسی چنبرهای خارجی بر قرص برافزایشی استاندارد……74

3-8- حل معادلات در حضور میدان مغناطیسی چنبرهای خارجی و بدون رسانندگی..…75

3-9- حل عددی و بررسی آن………………………………………………………………79

فصل چهارم: بررسی معادلات حاکم بر قرص برافزایشی در حضور میدانهای مغناطیسی و الکتریکی داخلی…83

4-1- نظریة تک سیالی………………………..……………………………………………84

4-2- محاسبه میدان مغناطیسی و الکتریکی در قرص برافزایشی…………………88

4-3- حل عددی و بررسی نتایج…………………..………………………………    94

4-4- پیشنهادها…………………………………………………………………………99

منابع ومراجع………………………..……………………………………………………100

چکیده:

در این پایان نامه اثر میدان الکتریکی داخلی قرصهای برافزایشی استاندارد با وشکسانی آلفا را بررسی می­کنیم. با در نظر گرفتن میدان الکتریکی داخلی در قرص برافزایشی، تغییراتی در سرعت، فشار، چگالی و میدان مغناطیسی داخلی ایجاد می­شود. در اینجا از معادلات هیدرودینامیکی مربوط و فرض خود مشابهی در راستای شعاعی استفاده کردیم و تغییرات را تنها در راستای  مورد بررسی قرار دادیم که در نهایت به چند معادله دیفرانسیل معمولی دست یافتیم که با بهره گرفتن از شرایط مرزی توانستیم متغییر ها را به روش حل عددی تعیین کنیم. طبق نتایج حاصل اثرات میدان الکتریکی داخلی قرص بر تغییرات سرعت، فشار، چگالی و میدان مغناطیسی داخلی در دو منطقه outflow و inflow بدست آمد.

فصل اول: مقدمه ای بر فرایند افزایش

1-1- مقدمه

قرص­هاي برافزايشي بدون شك يكي از قديمي ترين پديده­هاي اختر فيزيكي مي باشند. قرصهاي برافزايشي در مرحله اي از نجوم ظاهر شدند كه گاليله[1] در سال 1610 ميلادي و هويگنس[2] در سال 1659 ميلادي  پي به  سيستم  حلقوي  زحل  بردند كه  يكي از اولين كشفيات بوسيلة تلسكوپ مي­باشد [1]. قرص زحل نوعي متفاوت با قرصی است كه در اين پايان نامه مورد مطالعه قرار می­گيرد. قرص زحل مركب از ذرات گرد و غبار و يخ مي باشد كه در حال فعل و انفعال گرانشي و برخورد مي­باشند. اولين قرصي كه فشار در آن نقش مهمي را ايفا می­کرد، در نيمة دوم قرن هجدهم توسط كانت[3] و لاپلاس[4] مورد بررسی قرار گرفت، كه هم اکنون به نام قرص­هاي پيش سياره اي[5] و پيش ستاره­اي[6]  شناخته می شوند. بحث سر اينكه آيا منظومة شمسي از قرص تشكيل شده است، امروزه بوسيلة بسياري از مشاهدات تاييد شده است [2]. با بهره گرفتن از نسبيت عام و نتايج حاصل از سياهچاله­ها، مطالعة قرص­هاي برافزايشي به مرحلة مهمي رسيده است كه مي­توان آنها را یکی از منابع مهم براي تاييد وجود سياهچاله­ها دانست. اگرچه شواهد حاصل از مشاهدات مستقيم براي قرص­هاي برافزايشي خيلي مشكل است، اما بيشترين نامزدهای احتمالي براي وجود آنها در گستره عظيمي از اشياء مانند اختروش­ها[7]،هسته­هاي فعال كهكشاني[8] (AGN)، كهكشانهاي بيضوي، دوتائي­هاي محكم[9]، منبع­هاي عظيم پرتو x كهكشاني و احتمالا شيء بسيار مبهمSS433  (كه گمان ميرود ستارة نوتروني باشد) مي باشند. از اين منابع­ مختلف بيشترين احتمال مربوط به دوتائي­هاي پرتو x ، اختروش­ها و هسته­هاي فعال كهكشاني مي­باشند، كه انرژي كل خروجي آنها (در انرژيهاي بالا) از مرتبهerg s-1 1048-1045مي باشد. هنگامي­كه با چنين پديده­هائي مواجه مي شويم، بهترين فرآيند براي خروج انرژي از طريق گرانش مي باشد [3]. برافزايش، استخراج انرژي پتانسيل گرانشي از مواد در حال سقوط بر روي يك پتانسيل گرانشی مي­باشد. اگرچه سوخت هسته اي، منبع انرژي ستاره مركزي است كه اجازه مي دهد در مقابل نيروي گرانش حاصل از جرم خودش ايستادگي كند، ولي بيشتر پديده­هاي پرانرژي در جهان بوسيلة انرژي پتانسيل گرانشی قوت مي گيرند كه مي توانند از طريق برافزايش آزاد شوند. اين پتانسيل مي تواند ناشي از شيء بسيار پر جرم فشرده­اي باشد كه در مركز كهكشان­ها متمركز شده­اند يا اجرام ستاره­اي بسيار جواني باشند كه بوسيلة گازي كه از فرو ريزش ابر باقي مانده است، محاصره شده اند. در تمامي اين موارد، مواد بوسيلة جرم فشردة مركزي در حال برافزايش مي­باشند و انرژي پتانسيل گرانشي در شكل تابش و گرما آزاد مي شود.   به طور كلي برافزايش شامل فروريزش چرخشي گاز بر روي يك جسم چگال مركزي مي شود. مسئله برافزايش گاز توسط يك ستاره در يك حركت نسبي نسبت به گاز، اولين بار توسط هویل[10] و لتيلتون[11] در سال 1939 ميلادي و سپس توسط بوندي[12] و هويل در سال 1944 ميلادي مورد بررسي قرار گرفت. حالتي كه ستاره در حال برافزايش نسبت به گاز در حال سكون باشد، اولين بار توسط بوندي در سال 1952 ميلادي مورد مطالعه قرار گرفت و به برافزايش بوندي مشهور شد و اين برافزايش به مقدمه و پايه اي براي مطالعه قرص هاي برافزايشي به شكل امروزي تبديل شد. اهميت آزاد شدن انرژي توسط فرايند برافزايش جرم اولين بار توسط زلدوويچ[13] و نوويكوو[14] در سال 1964 و همچنين سالپيتر[15] در همان سال مطرح شد. هاياكاوا[16] و ماتسوكا[17] در سال 1964 ميلادي فرايند برافزايش در ستارگان دوتايي را به عنوان منبعي براي پرتو ايكس ستارگان مطرح كردند و شكلووسكي[18] در سال 1967 ميلادي Sco X_1 را به صورت برافزايش روي يك ستاره نوتروني تشريح كرد [4،5، 6،7].

در نیمه اول قرن بیستم کاوشهای بسیاری توسط اخترفیزیکدانان در آسمان صورت گرفت كه طي آن تعداد زيادي منابع راديويي كشف شد كه از اين منابع مي توان به اخترنماها اشاره كرد. اخترنماها به صورت قابل توجهي درخشان هستند و در تمام طول موج هاي الكترومغناطيسي، از راديويي تا پرتو ايكس و گاما تابش كرده و درخشندگي آنها در طول زمان تغيير مي كنند. اين دو خصوصيت باعث شد تا شرايط ويژه اي براي تشريح و توجيه منبع انرژي در اخترنماها به وجود بيايد. سوالي كه مطرح شد اين بود كه منبع انرژي عظيم اخترنماها چيست؟

2-1- بر افزایش بوندی

يك برافزايش يكنواخـت متقـارن كروي را تحت ميدان گرانشـي اطراف يك جرم نقطه اي در نظـر مي گيريم. برافزايش كروي روي يك جسم گرانشي اولين بار توسط بوندي در سال 1952 ميلادي مورد بررسي قرار گرفت و اين نوع برافزايش به برافزايش بوندي مشهور است.

حال يك جريان متقارن كروي را در اطراف جسمي به جرم M در نظر مي گيريم. جريان يكنواخت بوده و در جهت شعاعي يك بعدي مي باشد. در اين تقريب مي توان از وشكساني، ميدان مغناطيسي و تابشي صرف نظر كرده و فرايند را بي دررو در نظر گرفت. تحت تقريب نيوتوني براي معادلات پيوستگي و اندازه حركت، به ترتيب خواهيم داشت.

به طوريكه ν سرعت شاره بوده و براي برافزايش، منفي و براي بادها، مثبت است.

با در نظر گرفتن ارتباط پلي تروپيك[1]  داريم.

با انتگرال گيري به معادلات پيوستگي جرم و برنولي[1]  مي رسيم:

به طوريكه  آهنگ برافزايش جرم است و در حال حاضر ثابت بوده و E  هم ثابت برنولي مي باشد.

در حالت همدما داريم γ=1 و در انتها معادله برنولي به ارتباط زير تبديل مي شود.

3-1- مفهوم قرص هاي برافزايشي

با بهره گرفتن از تابندگي اندازه گيـري شده و محاسبه طول عمر اخترنـماها، انرژي تابشـي آن ها از مرتبه   erg1060 تخمين زده مي شود، همچنين مي توان اندازه منبع انرژي در اخترنماها را محاسبه كرد كه به نوعي كمتر از cm 1015 مي شود. اگر چنانچه فرض كنيم كه منبع اين انرژي مانند منبع انرژي ستارگان، منبعث از واكنش همجوشي هسته اي است، با توجه به اينكه بازدهي واكنش هسته اي حدود 7/0 درصد مي باشد، براي حصول انرژي تابشي اخترنماها، به جرمي معادل با 108 برابر جرم خورشيد احتياج داريم كه در شعاعي كمتر از cm 1015قرار گرفته باشد، كه اگر چنين جرمي در اين شعاع قرار گرفته باشد، آنگاه انرژي گرانشي بيشتر از انرژي هسته اي مي شود و مي بينيم كه چنانچه انرژي گرانشي غالب باشد، با توجه به ارتباط گرانشي E~GM2/R مقدار انرژي بدست آمده براي اخترنماها به راحتي حاصل مي شود. در سال 1969 بود كه ليندن بل[1]  مفهوم قرص هاي برافزايشي در اطراف يك سياهچاله پرجرم را ارائه داد و نشان داد كه منبع عظيم انرژي اين اجرام ناشي از تشكيل قرص هاي برافزايشي در اطراف يك سياهچاله مركزي مي باشد.

برافزايش در حالت كلي شامل سقوط ماده روي يك پتانسيل گرانشي مي باشد و عاملي براي استخراج اين انرژي گرانشي محسوب مي شود [8]. زمانيكه مولكول هاي گاز حول يك جسم چگال مركزي با پتانسيل گرانشي قدرتمند در مدارهايي دايروي در حال چرخش باشند، مي توانند در يك مسير مارپيچي شكل به سمت جسم مركزي حركت كرده و اصطلاحا فروريزش كنند، كه اين امر در صورتي امكان پذير مي باشد كه انرژي مولكول هاي گاز و تكانه زاويه اي ناشي از حركت در مدار دايروي آن ها بنابر عواملي مانند وشكساني، تابش و … از آن ها گرفته شود [5،9].

1- Lynden-Bell

2- Bernoulli

1- Polytropic

1 Galileo

2 Huygens

3 Kant  

4 Laplace

5 Proto-planetary

6 Proto-stellar

7 Quasar  

8 Active Galactic Nuclae (AGN) 

9 Tight binary

1- Hoyle

2- Lyttleton

3- Bondi

4- Zel’dovich

5- Novikov

6- Salpeter  

7- Hayakawa

 8- Matsuoka

9- Shklovsky

تعداد صفحه : 121

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 

 

برچسب ها :