Zwart Water?

[Verwijderd]

De berichten over de landing op Titan op 14 januari en enige referenties naar de maan Europa leidde me tot het onderwerp Zwart Water

Ik had al enige gedachten over een volledig vloeibare waterplaneet als gevolg van de Eb/Vloed discussie. Ik kwam terecht op het wetenschapsforum en vond enige interessante discussies op dit punt. Mijn contributie was het gevolg:

http://www.wetenschapsforum.nl/viewtopic.php?p=38286#38286

Ik vroeg me af waar het toe zou leiden als een watermassa in de ruimte zou blijven aangroeien van klein tot groot. . .en ik bedoel GROOT.

Ik ga op dit punt uiteraard verder zoeken maar misschien zijn er al enige kant en klare meningen op vraagstuk of er zich een Waterster zou vormen. Een waterster zou in feite nagenoeg onzichtbaar zijn, dacht ik, ondanks het feit dat er kernfusie in de kern zou plaatsvinden

[Rey Nemaattori]

Fusie kan alleen plaats vinden met waterstof of zuurstof, dus het water moet eerst ontleed worden, maar als ik waterstof en zuurstof bij elkaar voeg onder hoge temperatuur, verbrand het dan niet meteen to water?

[ Voor 86% gewijzigd door Rey Nemaattori op 15-01-2005 03:01 ]

[anandus]

Nofi, maar weet je hoe sterren werken, en massa & zwaartekarcht?

Lees Hawking

Hoe groter een massa, hoegroter de druk aan de binnenkant, hoe warmer.

Maaaar voor een deel heb je gelijk.
Sterren beginnen met waterstof, (dus ergens heb je gelijk

Maar kijk eens op Google hoe sterren geboren zijn

edit:
hmm, beetje incoherente post

[ Voor 64% gewijzigd door anandus op 15-01-2005 03:02 ]

[Verwijderd]

Vortex2 schreef:
Zou de waterbol zeer groot zijn (Jupiter afmeting?)

en

Het helium zou gaan fuseren. Via via via . . .tot ijzer. . . indien de Waterster zich niet zelf vernietigd in een Nova.

Planeet ter grootte van Jupiter is toch te klein om te eindigen als een Nova?

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zaterdag 15 januari 2005 @ 01:52:
Ik ga op dit punt uiteraard verder zoeken maar misschien zijn er al enige kant en klare meningen op vraagstuk of er zich een Waterster zou vormen. Een waterster zou in feite nagenoeg onzichtbaar zijn, dacht ik, ondanks het feit dat er kernfusie in de kern zou plaatsvinden

Onmogelijk, de fuserende kern zou deeltjes met enorme snelheid (temperatuur) opleveren, die de kern verlaten en water in hoger gelegen schil(len) zou opwarmen. Je zou dan net als bij een waterstofster convectiestromen krijgen die die hitte snel naar het vloeibare oppervlak transporteren. Rond die waterkern die door zwaartekrachtdruk bij elkaar gehouden wordt zou een volgende schil van superhete waterdamp (plasma) ontstaan, waarbij -opnieuw door convectie- hitte naar het zichtbare oppervlak getransporteerd wordt.

Maw. het maakt niet veel uit of je enorma massa die door haar zwaartekracht fusie veroorzaakt bestaat uit water of uit waterstof; als er eenmaal fusie op gang komt neemt het stervormingsproces het over en vormt een enorme plasmaschil rond het vloeibare (en door druk zelfs vaste) water. Het zichtbare oppervlak van die plasmaschil zou zeker licht produceren.

edit:
Voor de duidelijkheid: na verloop van tijd zou de hele "waterbol" overgaan naar een plasmatoestand, al het water zou simpelweg opkoken tot superhete waterdamp waarna het een vrij "normale" ster betreft.

De straling die de kernfusie oplevert kan alleen onzichtbaar voor de omgeving gehouden worden indien er genoeg massa is om de buitenwaards gerichte stralingsdruk te overwinnen en een zwart gat te vormen.

[ Voor 7% gewijzigd door Verwijderd op 15-01-2005 12:13 ]

[Lord Daemon]

Rey Nemaattori schreef op zaterdag 15 januari 2005 @ 02:55:
Fusie kan alleen plaats vinden met waterstof of zuurstof, dus het water moet eerst ontleed worden, maar als ik waterstof en zuurstof bij elkaar voeg onder hoge temperatuur, verbrand het dan niet meteen to water?

Fusie kan plaatsvinden met alle atomen die er maar zijn, maar is alleen met atomen kleiner dan ijzer (lager in het periodiek systeem dan ijzer) energie-opwekkend. Boven ijzer wordt juist kernsplitsing energie-opwekkend, wat dan ook de reden is dat kenrsplitsing altijd gebeurt met hele zware atomen als Uranium en Plutonium.

Waterstof fuseert veruit het gemakkelijkst, en dus zal een ster die bestaan uit water ook voornamelijk waterstof fuseren; misschien dat op het einde van zijn leven nog wat zuurstof gefuseerd wordt, maar dan pas nadat de uit de waterstof ontstane helium al aan de gang is gegaan.

De temperaturen waarbij kernfusie plaatsvindt zij zo hoog dat er van moleculen geen sprake meer is; sterker nog, zelfs van atomen in de strike zin is geen sprake meer, daar de kernen en de elektronen een beetje los gaan zweven. Wij noemen dit een plasma. In de kern van een waterster zijn geen moleculen en geen kristallen, en vinden dus geen chemische reacties meer plaats - ook geen verbranding.

[Lord Daemon]

Verwijderd schreef op zaterdag 15 januari 2005 @ 11:50:
een enorme plasmaschil rond het vloeibare (en door druk zelfs vaste) water.

Is het niet juist de kern van sterren die zich in een plasma-toestand bevindt?

[Verwijderd]

Lord Daemon schreef op zaterdag 15 januari 2005 @ 11:53:
Is het niet juist de kern van sterren die zich in een plasma-toestand bevindt?

Ik was juist bezig met een toevoeging, zie boven

edit (ik blijf aan de gang):
Nagenoeg een hele ster bestaat uit plasma, alleen het oppervlak van (geel-rode) sterren is (uitgezonderd de corona) koel genoeg om materie in gastoestand toe te laten.

De kern van onze hypotetische waterster zal dus altijd uit plasma bestaan, anders kan er geen fusie plaatsvinden. Ik neem aan dat er door de druk in het beginstadium waarschijnlijk een laag van "metallisch" water rond die plasmakern zal zijn; hete waterdamp die zo zwaar op elkaar geperst wordt dat het een vaste stof lijkt. Als het fusieproces eenmaal op gang komt zal die "waterkern" snel verdampen tot een plasma.

[ Voor 62% gewijzigd door Verwijderd op 15-01-2005 15:10 ]

[Verwijderd]

Interessante reacties!

Er zijn een aantal belangrijke gedachten opgevoerd. Vanuit een beperkte (informele) studie van stervoming hou ik het fusiemodel aan. Zoals al gezegd werd (hierboven) wordt in de kern de zuurstof en waterstof in superdichte conditie gehouden door he zwaartekracht veld en de losse protonen en eventueel wat duterium zou ook in de nabijheid van zuurstof kernen kunnen fuseren.
De vraag is echter of er genoeg hitte opgewekt kan worden en een energiebalans conditie bereikt kan worden.

Ik zie het zo: Als de massa groeit (even onbelangrijk hoe) dan wordt de gravitatiekracht zo groot dat er contractie-energie vrij komt en de kern verhit. Zo lang er geen fusie plaatsvind is er geen extra energy productie maar slechts kernverhitting. Als er in de buitenlagen stabiel water is en het oppervlak niet verdampt door een hoge water-atmosferische druk is er alleen warmtrverlies door straling naar de ruimte. Om deze straling te compenseren veronderstel ik een warmte transport (straling + convectie) vanuit de kern zoals dit ook voor de zon geldt. Als de watermassa net groot genoeg is om kernfusie in stand te houden kan ik me een balansconditie voorstellen met een relatief koud oppervlak en een fuserende kern. De vraag is natuurlijk of de balansconditie zo kan zijn dat het oppervlak geen licht uitstraalt maar de kern wel net fuseert.

Voor de zon is het oppervlak ~ 6000 K. . . . dit is ook "donker" in verhouding de temperatuur in de kern. Met een beetje veronderstellingsvermogen is het niet moeilijk om de gemiddelde oppervlakte temperatuur met 5725 K te verlagen en de kern temperatuur kan dan nog steeds hoog genoeg zijn om fusie te laten plaatsvinden indien we ook de mate van waterstog-helium omzetting verlagen zodat het wateroppervlak op 2 C zit. Op 2 C straalt het het water nog steeds warmte weg naar de ruimte en met een groot oppervlak van een Zwarte Ster kan dat heel veel energie per seconde zijn, welke in balans zou zijn met de het vermogen van de kernfusie.

Het is mijn inziens dus niet nodig dat het oppervlak lichtgevend moet zijn. Er moet slechts genoeg energie uitgestraald worden om het vermogen van de kernfusie af te voeren. Of dit theoretisch tot stand kan komen is me niet duidelijk, maar het lijkt me van wel. Of het praktisch bestaan kan (vanuit de water-aanvoer c.q. ophoping problematiek) is een andere vraag.

[Verwijderd]

De "waterbol" zou een enorm oppervlak moeten hebben om zo'n lage oppervlaktetemperatuur te handhaven, maar een enorm oppervlak impliceert een grotere massa; hetgeen betekent dat er een hogere kerndruk heerst wat dus een hogere kerntemperatuur ten gevolge heeft. Hoe hoger die kerndruk en temperatuur, hoe intenser de fusiereactie en hoe meer straling er geproduceerd wordt; kortom sterren hebben een soort van ingebouwde natuurlijke thermostaat en de oppervlaktetemperatuur van sterren is direct gerelateerd aan de massa van de ster.

Zo komt men aan het beroemde Hertzsprung-Russell diagram. De sterren met de laagst mogelijke massa (M-klasse sterren) hebben nog steeds een oppervlaktetemperatuur van zo'n 2000 K (tijdens de contactieperiode voor het begin van de kernfusie ligt die temperatuur hoger).

[ Voor 8% gewijzigd door Verwijderd op 16-01-2005 21:33 . Reden: thermostaat niet meter ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zondag 16 januari 2005 @ 18:43:
De "waterbol" zou een enorm oppervlak moeten hebben om zo'n lage oppervlaktetemperatuur te handhaven, maar een enorm oppervlak impliceert een grotere massa; hetgeen betekent dat er een hogere kerndruk heerst wat dus een hogere kerntemperatuur ten gevolge heeft. Hoe hoger die kerndruk en temperatuur, hoe intenser de fusiereactie en hoe meer straling er geproduceerd wordt; kortom sterren hebben een soort van ingebouwde natuurlijke thermostaat en de oppervlaktetemperatuur van sterren is direct gerelateerd aan de massa van de ster.

Zo komt men aan het beroemde Hertzsprung-Russell diagram. De sterren met de laagst mogelijke massa (M-klasse sterren) hebben nog steeds een oppervlaktetemperatuur van zo'n 2000 K (tijdens de contactieperiode voor het begin van de kernfusie ligt die temperatuur hoger).

I am beginning to get the "Picture"!
Ik heb ook op http://www.astronomynotes.com/ het een en ander opgestoken.
Even wat brainstormen:

Het idee van het vormen van een waterbol met de afmetingen van een ster is uiteraard een theoretische oefening. In de ruimte zijn kennelijk geen waterwolken aanwezig om zich tot een waterbol van sterformaat te vormen. Theoretisch gezien zou dus een groeiende water massa in de kern langzaam opwarmen vanwege gravitatiecompressie en op het punt dat fusie zou onstaan zou er al zoveel energie naar het oppervlak getransporteerd zijn dat het water daar daar al witheet zou zijn. . .een waterster zou, vanwege het hoge zuurstofgehalte, veel kleiner in omvang zijn dan zijn dan een waterstof ster zoals de zon en dus met een watermassa gelijk aan de massa van de zou zou de dichtheid in de kern veel hoger zijn dan in de zon en zou waterstoffusie (afgezien van welke temperatuur er zou heersen) gemakkelijker tot stand komen. . .dus op een lagere temperatuur.

De vraag nu is: als de watermassa langzaam groeit (vanaf een koude start) en warmtetransport naar het oppervlak wordt snel genoeg afgevoerd om kernverhitting te voorkomen zou er dan, vanwege de extreem hoge dichtheid, koude waterstoffusie onstaan omdat de waterstof kernen inelkaar gedrukt worden? Zo ja, dan zou de extra hitteontwikkeling de kernfusie explosief opjagen. De omringende schil (89% zuurstofkernen bij massa) zou zo massief zijn dat vanwege "inertial confinement principe" de druk en hoge temperatuur in de kern geen snelle uitweg kan vinden. Het is dan te verwachten dat er een weglopende kernfusie reachtie van de zwaardere elementen zal onstaan: het water explodeert. Deze reactie zou te vergelijken zijn met een (super)nova. Op het moment van de weglopende kernexplosie zou het oppervlak van de waterbol nog vloeibaar water zijn.

Met dit proces zouden we van water de zware elementen gemaakt hebben.

[Verwijderd]

Interessante discussie Vortex2, Daemon en mietje hebben samen zo ongeveer de gehele oplossing al gegeven. De gehele zon bestaat uit een plasma, de rest is atmosfeer.

Om een antwoord op je laatste vraag te geven, in theorie ja, zo'n explosie zal naar wat ik weet op een hypernova lijken. Maar hoe denk jij die warmte ooit te kunnen afvoeren.

Fusie is trouwens het samenvoegen van kernen, altijd of je het nu warm of koud noemt.

Wat interessant aan je stelling is, is het gebruik van water, dat een zuurstof kern bevat, zuurstof kernen worden alleen in de allerzwaartste sterren gefuseerd dus daar zit speling. De vraag wat er gebeurt als je langzaam water toevoegt is niet interessant(zo worden sterren ook gevormd in het echie) maar wat wel interessant is wat gebeurt er als ik met mijn vingers knip en zo'n ster ter plaatse tover.

Dit ga ik bespreken met mijn collega studenten want dit is een interessante balans tussen contractie en de aanwezige molekulen om energie overflux te absorberen. Mijn intuitie zegt dat er kernfusie optreed en er dus een wat vreemde ster ontstaat maar eerst maar eens rekenen.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op dinsdag 18 januari 2005 @ 20:11:
Interessante discussie Vortex2, Daemon en mietje hebben samen zo ongeveer de gehele oplossing al gegeven. De gehele zon bestaat uit een plasma, de rest is atmosfeer.

Om een antwoord op je laatste vraag te geven, in theorie ja, zo'n explosie zal naar wat ik weet op een hypernova lijken. Maar hoe denk jij die warmte ooit te kunnen afvoeren.

Het punt hier is dat indien de water massa langzaam groeit dan wordt de verhitting vanwege contractie langzaam ontwikkeld en snel genoeg naar het oppervlak getransporteerd om themische energie opbouw te voorkom. De warmte wordt via conductie en convectie weggevoerd van de kern en uitgestraald naar de koude ruimte vanaf het oppervlak. . . op de zelfde manier word in de winter van een ijsoppervlak op -10 C ook warmte uitgestraald naar de ruimte (bij heldere hemel). Ik stelde dus dat de watertoevoeging zodanig langzaam geschiedt dat de gravitatie-compressie energie wegstraalt naar de ruimte zonder dat de kerntemperatuur "wegloopt". Theoretisch kan je de twee vermogens gelijk zetten.

Ik kan me echter voorstellen dat er een grens bereikt wordt dat een toevoeging van 1 molecuul water een onbalans situatie veroorzaakt welke de compressie van het water laat "oplopen" (instabiele conditie) en dan begint de waterbol in te storten vanwege het feit dat de warmte opbouw in de kern te langzaam is om thermal tegendruk te leveren (voor zover er nog geen kernfusie opgetreden is). Vanuit verschillende bronnen dacht ik geleerd te hebben dat de gravitatieverhitting in sterren niet genoeg is om instorten te voorkomen. . . dit gebeurd dus als bijvoorbeeld als de fuserende materie op is. In de waterbol is het misschien mogelijk dat de koude waterstoffusie van start gaat vanwege hoge druk en dichtheid alleen voordat de gravitatie instabiliteit onstaat. Zo ja, dan onstaat de kern fusie in een koude bol en dan volgt er de explosie waarin ook de zuurstokernen tot aan misschien ijzer aan mee doen.

Wat interessant aan je stelling is, is het gebruik van water, dat een zuurstof kern bevat, zuurstof kernen worden alleen in de allerzwaartste sterren gefuseerd dus daar zit speling. De vraag wat er gebeurt als je langzaam water toevoegt is niet interessant(zo worden sterren ook gevormd in het echie) maar wat wel interessant is wat gebeurt er als ik met mijn vingers knip en zo'n ster ter plaatse tover.

Akkoord, maar met het langzaam toevoegen blijft het een interessante oefening om het vraagstuk op te lossen of de waterstoffusie koud begint voordat de gravitatie instorting de temperatuur opjaagt zodat de fusie uberhaupt zal beginnen. Met de toverkacht welke je voorstelt kan je een willekeurig grote koude bol bedenken welke nog niet gecomprimeerd is. . . je kunt dan ook elke denkbare start-compressietoestand voor de bol bedenken en bekijken hoe dat verloopt. In mijn voorstel voor een langzame wateraanwas heb je wel een process welke zich vanwege de watereigenschappen op een natuurlijke manier gaat gedragen.

Dit ga ik bespreken met mijn collega studenten want dit is een interessante balans tussen contractie en de aanwezige molekulen om energie overflux te absorberen. Mijn intuitie zegt dat er kernfusie optreed en er dus een wat vreemde ster ontstaat maar eerst maar eens rekenen.

Ik ben benieuwd. De exacte fysica voor deze watersterevolutie gaat mijn petje te boven.

[Verwijderd]

Ik volg niet alles in je verhaal. Fusie is zoals gezegd het samenvoegen van twee kernen tot een nieuwe kern. Dit heeft in principe niets met de temperatuur te maken in de kern van een ster maar simpel met de massa van het object. Massa berekeningen van sterren tonen aan dat er gigantisch veel bruine dwergen moeten zijn, sterren die nooit aan fusie "beginnen" omdat ze niet genoeg massa bevatten, deze objecten waarnemen is extreem moeilijk. De temperatuur speelt pas een rol als er al fusie is.

Dit houden we dus niet simpel. Okee, alles heeft met temperatuur te maken maar dat is bepalend voor de crossecties van de reacties die je wilt doen plaatsvinden. Normaliter zal een ster ontstaan uit contractie van waterstof wolken in het ISM(InterStellaire Materie). Tijdens de gravitationele contractie van deze protoster zal voornamelijk al de warmte, onstaan door botsingen afgevoerd worden in het infrarood gebied. Tijdens het vormen van de ster zal de dichtheid in het centrum groter en groter worden en dus ook de contractie sneller gaan, buiten lagen blijven achter, botsingen worden steeds frequenter, radiatieve energie afvoer zal steeds moeilijker gaan daar de dichtheid van de materie groot genoeg wordt om opaque te worden. Kinetische energie kan niet meer radiatief worden afgevoerd en nu ontstaat in de kern van dit object hydrostatisch evenwicht. Hierna volgt een episode van totale convectionele energie distributie en zal de ster extreem helder zijn door deze goede energie verdeling. Langzaam zal de ster onder het effect van de zwaartekracht overgaan van convectionele naar radiatieve energie distributie. Deze radiatieve zone start in de kern en breid zich langzaam uit naar de rand als de ster verder samentrekt en heter wordt. Door de gravitationele contractie zal de kern heter en heter worden totdat de temperatuur enkele miljoenen kelvin bedraagt, fusie zal beginnen, op het moment dat een ster meer energie uit fusie haalt dan gravitationele contractie spreken we van een ZAMS(Zero Age Mean Sequence). Gravitationele contractie zal stoppen doordat de fusie genoeg energie levert om een hydrostatisch evenwicht te leveren.

Dus al zou je langzaam water toevoegen liter per litertje dan zal je object als het langzaam zwaarder wordt gaan samentrekken, deze contractie levert hitte op de niet afgevoerd kan worden doordat je object optisch ondoorzichtig is. Convectie zal alle hitte naar het oppervlak distributeren waar het uitgezonden wordt als straling een groot gedeelte zal uitgezonden worden in de optische banden.

Onthoudt dat de energie die gegenereerd wordt via je oppervlak moet worden afgevoerd. Hoe groter de dichtheid van je object hoe kleiner het effectief radiatief oppervlak en dus hoe hoger de effectieve temperatuur van dat oppervlak. Dus de resten van een ster zoals de zon zullen achterblijven als een witte dwerg, dit is de kern die in principe niet meer fuseerd maar nog zoveel energie bevat dat deze letterlijk en figuurlijk nog zo'n 15 miljard jaar witheet blijft.

Helpt dit?

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op woensdag 19 januari 2005 @ 22:49:
Ik volg niet alles in je verhaal. Fusie is zoals gezegd het samenvoegen van twee kernen tot een nieuwe kern. Dit heeft in principe niets met de temperatuur te maken in de kern van een ster maar simpel met de massa van het object. . . . .
. . . .
. . . . .
Helpt dit?

Ik heb het gevoel dat je het standaard verhaal van sterevolutie hier opvoert omdat je (waarom weet ik niet) je veronderesteld dat ik niet weet wat kernfusie is. Je verhaal over sterevolutie is uiteraard bekend, maar het standaard verhaal is niet gericht op hypotetische vraagstukken zoals we hier hebben met een gigantische aanvankelijk koude waterbol. Ook jou idee om een waterbol te toveren en dat te bekijken wat er mee gebeurd is geen standaard ster evolutieprocess.

Het feit dat ik met voeibaar koud water begint is al sterk afwijkend van het normale stervormingsproces. Beschouw mijn discussie als "brainstorming".

Als je met koud water begint (mag ook ijs zijn) heb je in eerste instantie een koude bol. Als deze massa groeit is het mogelijk om het langzaam genoeg te laten groeien zodat een kleine gravitatie-energieomzetting naar wateropwarming snel genoeg kan worden afgevoerd zodat de kern van de waterbol nagenoeg koud blijft. Je kun dan het warmtetransport en straling van het oppervlak altijd gelijk zetten aan de gravitatieenergie omzetting. Er komt dan een punt van hoge dichheid op lage temperatuur. . .en dit hypothetische groei proces kan je net zo lang laten gebeuren totdat er (1) fusie van waterstof optreed en de kern nog relatief koud is(vanwege de hoge dichtheid). . . of (2) het kan zijn dat er een conditie optreedt waarin de gravitatie contractie niet meet in balans gehouden kan worden vanwege een te grote massa: de waterbol begin op dat punt in te storten waardoor er een versnelde temperatuurverhoging op treed.

In geval (1). . .indien de fusie van start gaat voordat de waterbol instort krijg je een fusiereactie binnen in een koude bol welke door "inertial confinement" wegloopt: de dichtheid en temperatuur stijgen snel en dit veroorzaakt de explosie welke we eerder besproken. Hoe deze explosie precies verloopt blijft een vraagstuk todat iemand er met enige deskundigheid aan gaat rekeken. Het interessante idee is dat Geval 1 in feite een waterkernbom zou zijn: door toevoeging van een kleine hoeveelheid water aan een waterbol welke haast de kritiche koude massa heeft bereikt zou je de H2O-Bom kunnen laten afgaan. Het "afgaan" zou dan direct een heftige expansie explosie zijn. De explosie zou, afhankelijk van hoe groot de watermassa op dat punt zou zijn, na de waterstoffusie, ook helium laten fusseren en zo naarvde zwaarder elementen. Gezien op een gegeven punt de zuurstof (84% van de startmassa) kan gaan fuseren is het een interessante vraag hoe ver deze fusiereactie in de Waterbom zou gaan, maar dat is niet de essentie van het idee van de aanwassende waterbol.

In geval (2). . . indien de gravitatie instorting van start gaat voordat de fusie reactie begint evolueert de waterbol geheel anders. De koude bol begint een gravitatiecontractie op een punt waarin de ken nog relatief koud is. . De Schrinking Waterbol. Vanwege de densificatievan de kern welke door de instortende massa veroorzaakt wordt stijgt de temperatuur en dichtheid tot op het punt dat de kernfusie van de waterstof tot stand komt. . .of de kernfusie al dan niet door de stijgende temperatuur versneld tot stand komt doet er in dit model niet veel toe. Ik veronderstelde van wel omdat in alle leerstof op dit punt het er op lijkt dat dit wel zo is. Het lijkt me ook logisch: als de kernfusie alleen maar tot stand zou komen vanwege een hoge dichtheid dan zou de hoge temperatuur die doorgaans als noodzakelijk wordt geacht niet relevant zijn. In elk geval is het NOG STEEDS mijn stelling dat als de dichtheid van de kernen stijgt dat de kernfusie op lagere temperatuur tot stand kan komen. Indien dit niet zo blijkt te zijn doet dt niet veel af aan het model voor Geval 2.

Met de instorting van de koude waterbol onstaat er in eerste instantie een implosie waarin de instortende massa een radiaal inwaartse impulse krijgt en als de kernfusie op gang komt begint de kerndruk en temperauur zeer sterk te stijgen, waardoor de kernreactie, net zoals voor Geval 1, wegloopt, maar dan veel, veel sneller. . . .stel ik.

In verhouding tot Geval 1, zal de massa van de waterbol in Geval 2 groter zijn omdat de kernfusie op zich heeft laten wachten en de waterbol nog meer gegroeid is. Vanwege de grotere massa voor geval 2 is het tot stand komen van een kernfusiereactie wel waarschijnlijker maar nog geen zekere zaak maar alleen te voorspellen vanuit berekeningen voor deze situatie

Ik vraag me dus af of op het punt dat gravitatie-instorting voor een koude waterbol begint op welk punt er een kernfusiereactie zou onstaan. Vanwege het feit dat er waterstof aanwezig is zou men verwachten dat er waterstof kernfusie onstaan zal. Maar vanwege de aanwezigheid van de zware zuurstofkernen is het ook mogelijk dat de waterstof minder gemakkelijk fuseert. Het zijn dit soort vragen voor Geval 2 welke relevant zijn voor de wat er gaat gebeuren: zal de instorting van de aanvankelijk koude waterbol zich handhaven tot op een punt dat mischien de waterstof zowel als de zuurstof gelijktijdig gaan fuseren tot zwaardere kernen?

Omdat in Geval 2 er uberhaupt meer massa aanwezig is stel ik dat de kernfusie-explosie veel heftiger zal zijn dan het in Geval 1 zou zijn, immers, er is (a) meer massa aanwezig dan in Geval 1 en b) de kernfusie-explosie begint op een moment dat de waterbol nog aan het instorten is en een schil heeft welke nog relatief koud is. Ook hier hebben we dus te maken met een explosief fuserende kern terwijl de buitenschil nog koud is en nog niet lichtgevend is (dit stel ik ook voor Geval 1).

Vanwege de grotere massa zowel als de aanvankelijke instorting zal de explosie voor Geval 2 veel heftiger zijn en groteredruk in de kern opwekken alvorens de druk weer kan afnemen via expansie.

In feite zie ik dit voor Geval 2 gebeuren:

1. Instorting met volume vermindering en impuls naar de kern toe gericht;
2. Kernverhitting en densificatie met een nog relatief koude schrinkende schil er omheen;
3. Kernfusie met druk- en temperatuurverhoging in de waterbolkern met de schil nog in de contractiefase;
4. Een explosief ontwikkelende kernfusie reactie welke zich supersnel naar buiten toe voortplant in de schrinkende buitenschil;
5. Door de supersnelle weglopende(oplopende?)kernreactie verwacht ik dat een groot deel van de zuurstof ook zal fuseren en de waterbol in een soort supernova uit elkaar zal spatten en dat zware kernen zullen worden aangemaakt in een enkel proces van een koude waterbol naar een uitdijende supernova.

Of dit hypothetische proces zich op deze manier zou voltrekken is nog de vraag. Het is in elk geval een proces welke je in de natuur niet zal tegen komen. Wat is de kritische koude watermassa welke op de bovengenoemde manieren(Geval 1 of Geval 2) een waterkernbom zou worden? Zou deze massa groot genoeg zijn om in 1 explosie een supernova te worden of zou het zich ontwikkelen naar een aantal min of meer standaard sterevolutefasen zonder een supernova te worden?

Wie heeft de kennis en tijd om een berekening op het model voor een waterkernbom los te laten?

[Verwijderd]

@Vortex2

Ik veronderstelde niet dat je niet bekend was met dit verhaal maar meer dat je het nog een keer goed zou doorlezen, zodat we beiden tegen het probleem op dezelfde manier aankijken.

Een ster vormt uit waterstof wolken(H2) deze zijn rond de 80K wat dus "koud" is. Deze gaswolk is lang niet zo opaque als jouw waterbol en kan dus energie vele malen makkelijker kwijt dan jouw waterbol.

Mijn probleem is dat ik niet helemaal begrijp wat er mis gaat bij jouw redenatie. Het maakt niet uit hoe langzaam je het water toevoegt, normale sterren vormen in ongeveer 20 miljoen jaar, snel is het in werkelijkheid dus ook al niet, de ster zal altijd gravatitioneel gaan samentrekken als de zwaartekracht groter is dan de entropie verhogende krachten. Bij waterstof wolken gebeurt dit als we de Jeansmassa bereikt hebben. De enige kracht die voor balans kan zorgen bij toevoegen massa als je deze krachten balanceert is rotatie maar dat houd ook eens op. Dan heb je de keuze: sneller en je bol dissipeert of massa toevoegen en dan zal je bol gravatitioneel gaan samentrekken. Op het moment dat de gravatitionele krachten het winnen dan is je bol massief genoeg om opaque te zijn en zal energie transport convectioneel moeten plaatsvinden. Het verhaal wat dan volgt is het normale stervormingsverhaal. Bij het plotseling vormen van een bol kan de massa van de bol hoger zijn dan als je langzaam water toevoegt zonder dat er fusie ontstaat.

Fusie kan trouwens niet explosief plaatsvinden, er is namelijk nooit een kettingreactie mogelijk zoals bij kernsplijting.

Een supernova is het afketsen van de snel invallende buitenlagen op de kern van de ster. Dus niet een explosie zoals wij een explosie hier bezien.

[ Voor 4% gewijzigd door Verwijderd op 20-01-2005 20:02 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op donderdag 20 januari 2005 @ 19:59:
@Vortex2

[. . .over waterbol formatie]

Op het moment dat de gravatitionele krachten het winnen dan is je bol massief genoeg om opaque te zijn en zal energie transport convectioneel moeten plaatsvinden. Het verhaal wat dan volgt is het normale stervormingsverhaal. Bij het plotseling vormen van een bol kan de massa van de bol hoger zijn dan als je langzaam water toevoegt zonder dat er fusie ontstaat.

Fusie kan trouwens niet explosief plaatsvinden, er is namelijk nooit een kettingreactie mogelijk zoals bij kernsplijting.

Ik heb ergens gelezen dat de fusiereactiesnelheid in de kern zeer sterk temperatuur afhankelijk is (iets van T^4 of iets dergelijks). Ik kan me voorstellen dat de thermische expansie dan wel explosief kan zijn net zoals in een gas explosie. Een explosie in deze zin is geen kettingreactie zijn zoals ontstaat in een uraniumbom. Het is trouwens ook zo dat kernsplijting niet explosief hoeft te zijn! Als je dan water met een grote snelheid aan een waterbol bol zou toevoegen kan ik me indenken dat op een gegeven moment de gravitatie energie een snelle instorting veroorzaakt en daardoor een snellere fusiereactie veroorzaakt zodat de energieontwikkeling in de kern een expansie veroorzaakt terwijl de buitenlagen nog aan het instorten zijn. Wat je volgens mij dan krijgt is een explosieve expansie van de kern welke op een gegeven moment de instortende buitenlagen weg knalt. . . een super- of hypernova achtige ontwikkeling. Deze gang van zaken lijkt volgens mij trouwens veel op hoe een waterstof bom functioneert: de imploderende buitenlaag via een kernsplijtingexplosie veroorzaakt in eerste instantie de hitte en dichtheid om de waterstof-fusie te laten beginnen en zodra dit gebeurt stijgt de fusiesnelheid explosief waardoor het zootje geheel uit elkaar spat. Ik zie hier zeker een vergelijking met de waterbom die door gravitatie-energie afgaat.

Een supernova is het afketsen van de snel invallende buitenlagen op de kern van de ster. Dus niet een explosie zoals wij een explosie hier bezien.

Wat we een "explosie" noemen kan allerlei vormen aannemen. Voorzover het proces een snelle expansie bevat is de naam "explosie" terecht.

Ik vond trouwens deze link over wat er kennelijk gebeurd na de helium-fusion fase, via een link in het onderwerp: De zwaarste sterren:

http://observe.arc.nasa.g...eath/stellardeath_1c.html

Met een waterbol als start zou je dan op een gegeven moment. . . als ie niet eerst explodeert. . .na de heliumfase al snel in de post-heliun fase terechtkomen. Met water als beginpunt is er überhaupt niet veel waterstof om veel helium te maken en zou je snel o.a. zuurstof gaan fuseren als de temperatuur en dichtheid groot genoeg zijn. Van water tot ijzer en dan misschien naar goud via een super- of hypernova

Zoals je al opmerkte zal het een en ander sterk afhankelijk zijn van hoe de waterbol tot stand zou komen.

[ Voor 4% gewijzigd door Verwijderd op 08-02-2005 10:57 ]

[Rey Nemaattori]

Lord Daemon schreef op zaterdag 15 januari 2005 @ 11:51:
*KNIP*

De druk ramt vanzelf de moleculen & kernen los waarna d'r geen chemische reactiesm ogelijk zijn?

Verwijderd schreef op dinsdag 18 januari 2005 @ 00:01:
De vraag nu is: als de watermassa langzaam groeit (vanaf een koude start) en warmtetransport naar het oppervlak wordt snel genoeg afgevoerd om kernverhitting te voorkomen zou er dan, vanwege de extreem hoge dichtheid, koude waterstoffusie onstaan omdat de waterstof kernen inelkaar gedrukt worden?

Wel fusie, geen koude, de druk die de atomen uit elkaar ramt(tot kernen en electronen) zorgt tevens voor een immens hoge temperatuur. D'r zal vast een verband tussen druk en temp zitten om fusie überhaupt mogelijk te maken.

[Verwijderd]

Deze relatie tussen druk en temperatuur is ook de onmogelijkheid voor een explosie vooroorzaakt door fusie.

Het scenario van heel snel water toevoegen lijdt trouwens tot de vorming van een zwart gat. De deeltjes worden gewoon op elkaar gedrukt, eerst tot neutronen en dan zwart gat. En hoe dat gebeurt, wel God zal het weten.

[Brent]

Rey Nemaattori schreef op dinsdag 08 februari 2005 @ 11:20:
[...]


De druk ramt vanzelf de moleculen & kernen los waarna d'r geen chemische reactiesm ogelijk zijn?

Fysische reacties dus (kernfusie).

[Rey Nemaattori]

Breepee schreef op woensdag 09 februari 2005 @ 11:55:
[...]

Fysische reacties dus (kernfusie).

euh... huh? wtf heeft dat te maken met wat ik zeg?

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op dinsdag 08 februari 2005 @ 22:02:
Het scenario van heel snel water toevoegen lijdt trouwens tot de vorming van een zwart gat. De deeltjes worden gewoon op elkaar gedrukt, eerst tot neutronen en dan zwart gat.

Niet per definitie, er zal toch een kritieke massa moeten zijn als voorwaarde voor het ontstaan van een zwart gat. En trouwens ook voor een neutronenster. Dus laten we er van uit gaan dat er niet genoeg water wordt toegevoegd om een zwart gat te kunnen vormen.

[Rey Nemaattori]

Verwijderd schreef op woensdag 09 februari 2005 @ 14:54:
[...]


Niet per definitie, er zal toch een kritieke massa moeten zijn als voorwaarde voor het ontstaan van een zwart gat. En trouwens ook voor een neutronenster. Dus laten we er van uit gaan dat er niet genoeg water wordt toegevoegd om een zwart gat te kunnen vormen.

De Chandrasekhar limiet

Niet alleen heb je een grote hoeveelheid massa nodig, maar ook nog eens belachelijk veel energie. Simpel weg water toevoegen zal niet werken. Zwarte gaten onstaan als de kerndruk wegvalt en de rode reus of superreus ge-expandeerde ster begin te krimpen onder zijn eigen zwaarte kracht. Dat betekend dus dat de materie enige honderden miljoenen kilometers lang accellerteert alvorens op de kern te klappen en deze in te drukken tot de zwartegats-dichtheid

[Verwijderd]

De chandrasekar limiet is de maximum massa die een wittedwerg kan hebben. Boven het limiet degenereert een witte dwerg tot een neutronen ster.

De fysica achter het degenereren van neutronen tot quarks en dus de vorming van zwarte gaten valt niet onder dit limiet. Deze degeneratie is niet onderhevig aan iets anders dan de totale massa van de ster kern en de energie van de neutronen.

Wat voor ons in feite de supernova is, is het afketsen van de buitenste schillen op deze kernen. Deze botsing vind plaats zonder dat er in feite impulsoverdracht is tussen de twee media.

Als je dus snel genoeg water toevoegt aan een object zodat de benodigde massa niet snel genoeg lijdt tot kernfusie dan zal de waterbol tot een zwartgat in storten, dit gebeurt zo ongeveer rond de 40 zonsmassa's.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op woensdag 09 februari 2005 @ 22:04:
. . . . .

Als je dus snel genoeg water toevoegt aan een object zodat de benodigde massa niet snel genoeg lijdt tot kernfusie dan zal de waterbol tot een zwartgat in storten, dit gebeurt zo ongeveer rond de 40 zonsmassa's.

Dus toch Zwart Water!

[Verwijderd]

Eh, sorry, het gedeelte dat het gat vormt bestaat uit gedegenereerde neutronen ofwel quarks

De rest van het water zal binnen de Schwarzschild straal radius liggen en dan kun je over zwart water spreken. Niet dat je ziet hoe zwart natuurlijk natuurlijk

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op donderdag 10 februari 2005 @ 22:01:
Eh, sorry, het gedeelte dat het gat vormt bestaat uit gedegenereerde neutronen ofwel quarks

De rest van het water zal binnen de Scwarzschild straal radius liggen en dan kun je over zwart water spreken. Niet dat je ziet hoe zwart natuurlijk natuurlijk

OK, maar de H2O in de buitenschil is in dit geval nog "koud" (aangenomen dat er koud water toegevoegd werd!) als het via de snelle instorting geen tijd krijgt om de gravitatie verhittingsenergie in de kern naar de buitenlaag te transporteren. Wat ik vanuit deze discussies me kan voorstellen is dat de koude buitenlaag op een hete kern inklapt: de kern heeft misschien al het fusiepunt bereikt maar wordt door in instorting tot een zwart gat gevormd terwijl de koude buitenlaag nog buiten de Scwarzschild straal ligt. . .ik heb even nog geen duidelijk beeld van hoe de formatie van een zwart gat zich voltrekt als de instorting aanvangt. . .De buitenlaag is dan tijdelijk nog zwart vanwege het feit dat het geen energie in de optische band uitstraalt (je ziet het dus niet en het zou eigenlijk Dark Water moeten zijn) terwijl een deel van de kern misschien al wel binnen de Scwarzschild straal ligt, welke zich snel naar buiten toe expandeert tot al het donkere water uit het zicht verdwijnt en zwarte massa geworden is.

Nog wat brainstorming kan nu geen kwaad meer:

Het lijkt me een interessante oefening om precies te beredeneren hoe dat proces zich zou openbaren: Het zwarte gat fenomeen ontstaat, zo begrijp ik, op het moment dat de gravitatie veldsterkte (g-veld) zodanig intens wordt zodat op dat punt stralingsenergie niet meer kan ontsnappen van binnenuit. Gezien het feit dat het g-veld het sterkste is aan het oppervlak van de waterbol (quasi-statisch model) zal de Scwarzschild straal zich precies aan het oppervlak vormen zodra de massa van de bol groot genoeg is. In deze zin zal de groeiende koude bol van donker water opeens in een zwart gat veranderen. . . . lijkt mij.

Wat er met het water binnen een zwart gat werkelijk gebeurd laat ik even buiten beschouwing maar ik vraag me af wat er eigenlijk werkelijk zou gebeuren voordat het water een zwart gat vormt. . . het proces van instorten kan volgens mij niet zo gemakkelijk berekend worden.

Ik kan me voorstellen dat het instorten gepaard gaat met een gigantische versnelling van de materie en als je dan precies wilt uitrekenen hoe elk deeltje versneld kan ik me voorstellen dat met de basis formule

F= Gm1m2/r^2

er op een gegeven moment de versnelling van de deeltjes, vanwege de instorting binnen in de bol, groter is dan de versnelling aan het oppervlak en dat de opeenhoping van de massa in de kern groot genoeg is om binnenin de bol de Scwarzschild straal te vormen. Van een quasi-statisch model is dan geen sprake. Ik kan me voorstellen dat dit resulteert in een "lage druk" regio tussen de superzware kern en het oppervlak van de bol . . .het oppervlak is immers nog zo ver weg van de kern zodat de aantrekkingkracht daar relatief klein is ten opzichte van de krachten op de Scwarzschild straal.

Hierbij komt nog dat de deeltjessnelheden welke bereikt worden tijdens de instorting waarschijnlijk hoog genoeg worden om significante relativistische effecten te veroorzaken zodat een gedetailleerde beschouwing van het instorten vanuit een gegeven aanvangsconditie nog al complex zou zijn. Zijn gedetailleerde berekeningen van dit soort (hypothetische) instortingsprocessen bekend?

Zou het instortingsproces kunnen resulteren in een zwart gat binnen in de waterbol met daaromheen een nagenoeg-vacuum schil van instortende waterdamp met vervolgens daar omheen een instortende schil van vloeibaar water, zodat beide schillen op (korte???)termijn opgeslokt worden door het interne zwarte gat?

[Verwijderd]

Ik heb even een spellingsfout gecorrigeerd in mijn en jouw teksten, daar ik vermoed dat je mijn fout overgenomen hebt. Schwarzschild in dit geval.

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]


OK, maar de H2O in de buitenschil is in dit geval nog "koud" (aangenomen dat er koud water toegevoegd werd!) als het via de snelle instorting geen tijd krijgt om de gravitatie verhittingsenergie in de kern naar de buitenlaag te transporteren. Wat ik vanuit deze discussies me kan voorstellen is dat de koude buitenlaag op een hete kern inklapt: de kern heeft misschien al het fusiepunt bereikt maar wordt door in instorting tot een zwart gat gevormd terwijl de koude buitenlaag nog buiten de Schwarzschild straal ligt. . .ik heb even nog geen duidelijk beeld van hoe de formatie van een zwart gat zich voltrekt als de instorting aanvangt. . .De buitenlaag is dan tijdelijk nog zwart vanwege het feit dat het geen energie in de optische band uitstraalt (je ziet het dus niet en het zou eigenlijk Dark Water moeten zijn) terwijl een deel van de kern misschien al wel binnen de Schwarzschild straal ligt, welke zich snel naar buiten toe expandeert tot al het donkere water uit het zicht verdwijnt en zwarte massa geworden is.

Er zijn twee situaties die theoretisch bespreekbaar zijn. De ene situatie beschrijft een waterbol die tot fusie overgaat de andere die direct invalt tot een neutronen ster of zwart gat. De tussenliggende situatie is vrij lastig te bespreken daar er niet gegevens bekend zijn over de vorming van een zwart gat. Er zijn alleen vermoedens die gemodelleerd zijn. Men kan dus alleen uitgaan van kinetische energie aanwezig in de kern t.o.v. zwaartekracht energie in de kern om een beschrijving te geven.

In het eerste geval zal fusie ervoor zorgen dar de ster stabiliseert tot je genoeg massa toevoegt, de zwaartekracht zal het uiteindelijk altijd winnen van fusie opgewekte energie, maar denk hier in honderden zonsmassa's en een zwart gat hoeft dan niet eens het eindproduct te zijn. Doch hier zal je waterbol dus niet altijd zwart zijn.

In het tweede geval zul je dus in vrij hoog tempo water moeten toevoegen. Fusie zal altijd beginnen onder de druk van de zwaartekracht maar er zal geen stabilisatie optreden. De massa toename is te snel om ooit de fusie energie te laten compenseren voor de inwaardse druk van de zwaartekracht. Op een gegeven moment zullen in de kern van je waterbol neutronen sneller vormen dan ze vervallen(ongebonden neutronen hebben een lage halfwaarde-tijd). Er ontstaat een neutronen kern omringt door een fusielaag of lagen. Als de massa maar snel toegevoegd wordt zal de kern uiteindelijk degenereren in quarks ofwel een zwartgat. Dit zwartgat zal enorm snel groeien doordat de massa direct aangrenzend opgeslokt wordt, in een fractie van een seconde zal je waterbol geheel binnen de Schwarzschild straal vallen en niet meer zichtbaar zijn.

In dit laatste geval zullen de buitenste lagen van je waterbol nooit geschenen hebben en dus donker geweest zijn. Dit is zelf essentieel voor dit model daar je geen optische straling wilt zien, dit zou namelijk betekenen dat we met model een te maken hebben. Van een waterster is nooit sprake geweest in deze situatie.

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]

Nog wat brainstorming kan nu geen kwaad meer:

Het lijkt me een interessante oefening om precies te beredeneren hoe dat proces zich zou openbaren: Het zwarte gat fenomeen ontstaat, zo begrijp ik, op het moment dat de gravitatie veldsterkte (g-veld) zodanig intens wordt zodat op dat punt stralingsenergie niet meer kan ontsnappen van binnenuit. Gezien het feit dat het g-veld het sterkste is aan het oppervlak van de waterbol (quasi-statisch model) zal de Schwarzschild straal zich precies aan het oppervlak vormen zodra de massa van de bol groot genoeg is. In deze zin zal de groeiende koude bol van donker water opeens in een zwart gat veranderen. . . . lijkt mij.

Het zwarte gat ontstaat op het moment dat de zwaartekrachtsenergie groter is dan de kinetische energie van de neutronen in de neutronen ster/kern. De Schwarzschild radius is afhankelijk van de massa van het zwarte gat.

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]

Wat er met het water binnen een zwart gat werkelijk gebeurd laat ik even buiten beschouwing maar ik vraag me af wat er eigenlijk werkelijk zou gebeuren voordat het water een zwart gat vormt. . . het proces van instorten kan volgens mij niet zo gemakkelijk berekend worden.

Vermoedelijk degenereerd dit water tot quarks maar dat zullen we nooit weten. Het proces van instorten tot een zwart gat kan dan en dan alleen berekend worden als we voldoen aan een aantal condities. Binnen deze condities kan alles berekend worden.

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]
Ik kan me voorstellen dat het instorten gepaard gaat met een gigantische versnelling van de materie en als je dan precies wilt uitrekenen hoe elk deeltje versneld kan ik me voorstellen dat met de basis formule

F= Gm1m2/r^2

er op een gegeven moment de versnelling van de deeltjes, vanwege de instorting binnen in de bol, groter is dan de versnelling aan het oppervlak en dat de opeenhoping van de massa in de kern groot genoeg is om binnenin de bol de Scwarzschild straal te vormen. Van een quasi-statisch model is dan geen sprake. Ik kan me voorstellen dat dit resulteert in een "lage druk" regio tussen de superzware kern en het oppervlak van de bol . . .het oppervlak is immers nog zo ver weg van de kern zodat de aantrekkingkracht daar relatief klein is ten opzichte van de krachten op de Schwarzschild straal.

Er zijn geen krachten op de Schwarzschild straal, deze straal geeft aan waar de zwaartekracht groot genoeg is om fotonen niet te laten ontsnappen aan het massa object waar de straal toe behoort. Het scenario wat je beschrijft is het normale supernova scenario, niervoor zou je waterbol dus een gewone ster geweest zijn.

Hoe koppelt dit aan je verhaal dat de zwaartekracht het sterkst is op de buitenlagen?

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]

Hierbij komt nog dat de deeltjessnelheden welke bereikt worden tijdens de instorting waarschijnlijk hoog genoeg worden om significante relativistische effecten te veroorzaken zodat een gedetailleerde beschouwing van het instorten vanuit een gegeven aanvangsconditie nog al complex zou zijn. Zijn gedetailleerde berekeningen van dit soort (hypothetische) instortingsprocessen bekend?

Er zijn uiterst complexe modellen bekend die hier aan rekenen. Deze gaan mij totaal boven mijn pet, ik wil eventueel wel proberen een aantal modellen voor je te achterhalen door mensen te mailen. Maar of deze modellen beschikbaar zijn voor het algemene publiek weet ik niet.

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 01:57:
[...]

Zou het instortingsproces kunnen resulteren in een zwart gat binnen in de waterbol met daaromheen een nagenoeg-vacuum schil van instortende waterdamp met vervolgens daar omheen een instortende schil van vloeibaar water, zodat beide schillen op (korte???)termijn opgeslokt worden door het interne zwarte gat?

De lagen buiten de al gedegeneerde kern zullen bestaan uit verschillende lagen plasma van afnemende dichtheid als je van een ster uitgaat. Als je uitgaat van het niet fusie model dan zal het geheel bestaan uit plasma en daarbuiten vloeibare waterlagen van alle grote dichtheid.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op vrijdag 11 februari 2005 @ 20:54:
Ik heb even een spellingsfout gecorrigeerd in mijn en jouw teksten, daar ik vermoed dat je mijn fout overgenomen hebt. Schwarzschild in dit geval.

Inderdaad "copy & paste" voor de moeilijke zaken

Ik stel je uitgebreide reactie zeer op prijs. De mechanics van sterformatie zijn uiteraard te complex voor me en mijn gedachten zijn gedreven door nieuwsgierigheid. Ik hoef verder niet al te diep op het onderwerp in te gaan: er is al veel interessante algemene informatie boven water gekomen! Ik voeg slechts een aantal opmerkingen toe achter enige van je reacties. Het ging mij in vorige post om het idee dat als je een koude H2O-bol had als uitgangspunt en er nog geen instorting zou ontstaan en ook nog geen H-fusie en dan met water toevoeging een instorting zou initiëren. Dit is de tweede optie welke je uiteenzette.

In het tweede geval zul je dus in vrij hoog tempo water moeten toevoegen. Fusie zal altijd beginnen onder de druk van de zwaartekracht maar er zal geen stabilisatie optreden. De massa toename is te snel om ooit de fusie energie te laten compenseren voor de inwaardse druk van de zwaartekracht. Op een gegeven moment zullen in de kern van je waterbol neutronen sneller vormen dan ze vervallen(ongebonden neutronen hebben een lage halfwaarde-tijd). Er ontstaat een neutronen kern omringt door een fusielaag of lagen. Als de massa maar snel toegevoegd wordt zal de kern uiteindelijk degenereren in quarks ofwel een zwartgat. Dit zwartgat zal enorm snel groeien doordat de massa direct aangrenzend opgeslokt wordt, in een fractie van een seconde zal je waterbol geheel binnen de Schwarzschild straal vallen en niet meer zichtbaar zijn.

In een fractie van een seconde? Met de afmetingen waar we het over hebben lijkt me dat niet te bevatten. Je stelt dus dat het zwarte gat (ZG) in de kern begint, zoals ik speculeerde, vanwege het g-veld dat op een gegeven punt ontstaat zodat de stralingsenergie niet meer naar buiten toe kan ontsnappen. Op dat punt breidt de Schwarzschild radius zich uit op basis van de massa dat opgeslokt word (de instorting was al aan de gang). Hieruit maak ik op dat de mate van massatransport naar het ZG bepaald hoe snel het ZG groeit. Als in een fractie van een seconde de bol opgeslokt wordt zie ik twee uitersten om me twee beelden te vormen: 1) Het instorten op zich gebeurd al supersnel voor een relatief klein ZG dat binnenin in de bol vormt, of 2) als het ZG zich vormt is het al relatief groot en is de bol al grotendeels een ZG (zal afhangen van initiële condities). Right? (Ik begrijp dat voor antwoorden er specifieke modellen opgezet moeten worden. Globale richtlijnen zijn nu wel voldoende. Ik denk op dit punt slechts aan de snelheden van het "instromende" water. . .dat zwarte gat wordt wel erg nat van al dat donkere water dat er in stort:*)

Er zijn geen krachten op de Schwarzschild straal, deze straal geeft aan waar de zwaartekracht groot genoeg is om fotonen niet te laten ontsnappen aan het massa object waar de straal toe behoort. Het scenario wat je beschrijft is het normale supernova scenario, hiervoor zou je waterbol dus een gewone ster geweest zijn.

Ik denk dat ik me niet goed uitgedrukt heb. Op elke afstand van het centrum van het zwarte gat is er een g-veld en op locatie de Schwarzschild Radius (SR) is het sterk genoeg om fotonen niet te laten ontsnappen. Als er op dat punt deeltjes zijn worden deze uiteraard aangetrokken en opgeslokt. Ik bedoelde deze krachten op de deeltjes op die locatie. . . niet krachten op de SR!. . . hoe een g-veld binnen een ZG gedefinieerd zou kunnen worden schijnt nog een vraag te zijn.

Hoe koppelt dit aan je verhaal dat de zwaartekracht het sterkst is op de buitenlagen?

Ik ging uit van een quasi statisch model waarin de snelheden van de instorting nog niet bijster hoog zouden zijn en de dynamische effecten van de instorting buiten beschouwing werden gelaten. Met dit model stijgt het g-veld vanuit het centrum van 0 lineair tot Go aan het oppervlak. Buiten het oppervlak neemt het g-veld weer af, maar dan niet lineair. Met dit model zou de SR zich dus aan het oppervlak vormen.

Gezien je stelt dat het ZG zich supersnel zou vormen zullen de versnellingen welke door gravitatie ontstaan een geheel ander beeld van het instorten oproepen: dit gaf mij reden om te veronderstellen dat binnenin de bol de versnellingen naar het centrum toe veel groter zouden kunnen zijn dan de versnelling van de buitenlaag. Indien zo, dan zou het kerndeel van de bol snel instorten en een ZG vormen terwijl de buitenlaag achterblijft door de lagere krachten aldaar. . . hierdoor zou je dan een ZG hebben met daarom heen een schil van ijle water damp welke “snel” aan het instorten zou zijn met daarbuiten een vloeibare waterschil welke “langzaam” aan het instorten zou zijn. Zo kwam ik tot deze gang van zaken. Zoals je al opmerkte zou een gedetailleerd model er voor opgezet moeten worden om te kijken of dit zo zou gebeuren.

. . . .

Het is eigenlijk niet nodig om op dit onderwerp de echte kenners lastig te gaan vallen met e-mailtjes. Je kunt uiteraard een oneindig aantal initiële condities bedenken en de gevolgen in beeld brengen. Het idee van een koude waterbol met astronomische afmetingen is van meet af aan niet reëel en behoeft voor mij niet verder uitgepluisd te worden. Ik heb het zeer interessant gevonden om er over te brainstormen. . . .je kunt je bijvoorbeeld ook afvragen wat er zou gebeuren als er twee stabiele koude waterbollen (subcritische massa) met elkaar in botsing zouden komen en dan of een ster gaan vormen of direct een ZG zouden vormen. . .in beide gevallen voorzie ik een zeer interessant (onvoorspelbaar) dynamisch proces zich ontwikkelen waarin er geen sprake zal zijn van standaard stervorming of standaard ZG evolutie. . . voor zover een ZG standaard kan zijn . Het zou een nuttig spel worden als je op dit gebied al genoeg kennis onder de knie zou hebben om te begrijpen wat er gebeurd. Je uitwijdingen hebben al enig licht laten schijnen op het onderwerp!

It’s food for thought!

[ Voor 3% gewijzigd door Verwijderd op 12-02-2005 01:01 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zaterdag 12 februari 2005 @ 00:56:
[...]

Ik stel je uitgebreide reactie zeer op prijs. De mechanics van sterformatie zijn uiteraard te complex voor me en mijn gedachten zijn gedreven door nieuwsgierigheid. Ik hoef verder niet al te diep op het onderwerp in te gaan: er is al veel interessante algemene informatie boven water gekomen!

Geen probleem, je hebt meer dan genoeg tijd hierin gestoken en ik ben van mening dat ik met mijn kennis en een flinke stapel boeken ter ondersteuning enige uitleg verschuldigt was. Interesse hoor je toch te stimuleren. En voor een zogenaamd leek begrijp je erg veel, lijkt wel of je je roeping hebt gemist.

Verwijderd schreef op zaterdag 12 februari 2005 @ 00:56:
[...]

In een fractie van een seconde? Met de afmetingen waar we het over hebben lijkt me dat niet te bevatten. Je stelt dus dat het zwarte gat (ZG) in de kern begint, zoals ik speculeerde, vanwege het g-veld dat op een gegeven punt ontstaat zodat de stralingsenergie niet meer naar buiten toe kan ontsnappen. Op dat punt breidt de Schwarzschild radius zich uit op basis van de massa dat opgeslokt word (de instorting was al aan de gang). Hieruit maak ik op dat de mate van massatransport naar het ZG bepaald hoe snel het ZG groeit. Als in een fractie van een seconde de bol opgeslokt wordt zie ik twee uitersten om me twee beelden te vormen: 1) Het instorten op zich gebeurd al supersnel voor een relatief klein ZG dat binnenin in de bol vormt, of 2) als het ZG zich vormt is het al relatief groot en is de bol al grotendeels een ZG (zal afhangen van initiële condities). Right? (Ik begrijp dat voor antwoorden er specifieke modellen opgezet moeten worden. Globale richtlijnen zijn nu wel voldoende. Ik denk op dit punt slechts aan de snelheden van het "instromende" water. . .dat zwarte gat wordt wel erg nat van al dat donkere water dat er in stort:*)

De instorting vind inderdaad erg snel plaats(ik heb hier een fout gemaakt tussen buiten lagen ster en buitenlagen van het gedeelte dat een zwart gat gaat vormen), het probleem zit h'm in het zwart gat, wanneer spreek je over een zwart gat? Er zullen in de kern van de neutronen "ster" al enkele quarks voorkomen, maar is dit een mini zwart gat of zijn dit gewoon quarks. Dit probleem is fysisch op dit moment niet te beantwoorden. Alles wat binnen de Schwarzschild radius plaatsvind vind in effect buiten ons universum plaats.

De formule voor de Schwarzschild radius is: R = 2GMc^-2 of R = 3M_zon km

Dit laatste betekent dat een zwart gat met de massa van de zon in principe een straal van 3 kilometer heeft. En dus een dichtheid van 1.76 10¹⁹ kg m^-3


Laten we zoet water van 20 graden celsius nemen dan gaan we uit van 1kg per liter ofwel 1000 kg m^-3. Als we ruim in de massa gaan zitten zodat we zeker een zwart gat vormen dan is dit 50 zonsmassas. Een object zal dus een straal van 2.87 10⁹ m hebben(het geheel is groter dan de zon bij 1 zonsmassa, wat je verwacht).

Het maximum gewicht van een neutronen ster licht zo ongeveer rond de 3 zonsmassa's met een dichtheid van 10¹⁷ kg m^-3. Als we nu hypotetisch ervan uitgaan dat we dit vormen zonder imkrimpen en zonder wrijving instorten en dan een zwart gat hieruit vormen dan geld dus de buitenste materie op straal 2.87 10⁹ m en dat moet naar een straal van 3000 meter dus bij benadering de genoemde 2.87 10⁹ m. Als je nu van geen massa toename uitgaat dan zou alles dus op 3 zonsmassa's invallen dankzij de valversnelling. Deze is voor een drie zonsmassa object met een straal van 24245 m ofwel 24 km, 6.77 10¹¹ m s^-2 en op de maximum straal 48.19 m s^-2. In principe moeten we dus nu gaan integreren over deze g's om de versnelling uit te rekenen, dat vind ik even iets te ingewikkeld dus middel ik naar een constante g, dat zou 200 m s^-2 dus dan zal het geheel in maximum 166 dagen invallen.

Mijn fout bij die fractionele seconde is dat dit de materie is die het zwartgat vormt, vrij domme fout maar beter gemaakt en gecorrigeerd en ervan geleerd dan niet.

Je hebt dus gelijk als je zegt dat je ongeveer een halfjaar lang kan genieten van zwart water in dit geval.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op zaterdag 12 februari 2005 @ 21:56:

Geen probleem, je hebt meer dan genoeg tijd hierin gestoken en ik ben van mening dat ik met mijn kennis en een flinke stapel boeken ter ondersteuning enige uitleg verschuldigt was. Interesse hoor je toch te stimuleren. En voor een zogenaamd leek begrijp je erg veel, lijkt wel of je je roeping hebt gemist.

Met dit laatste heb je wel een gelijk maar met WTB-engineering heb ik ook zeer veel plezier gehad in mijn werk. . .en altijd was het belangrijk voor me om te weten hoe de achtergrond in elkaar zat.
. . . .

De formule voor de Schwarzschild radius is: R = 2GMc^-2 of R = 3M_zon km

. . . [berekeningen]....

Als je nu van geen massa toename uitgaat dan zou alles dus op 3 zonsmassa's invallen dankzij de valversnelling. Deze is voor een drie zonsmassa object met een straal van 24245 m ofwel 24 km, 6.77 10¹¹ m s^-2 en op de maximum straal 48.19 m s^-2. In principe moeten we dus nu gaan integreren over deze g's om de versnelling uit te rekenen, dat vind ik even iets te ingewikkeld dus middel ik naar een constante g, dat zou 200 m s^-2 dus dan zal het geheel in maximum 166 dagen invallen.

Dat lijkt gevoelsmatig heel wat redelijker. . .maar toegegeven, op dit gebied is gevoel niet altijd een goede richtlijn.

Bedankt!

[Verwijderd]

The questions and interesting answers on this forum on the subject of Black Water. . .a water sphere collapsing (or not collapsing) into a black hole. . . .led me, for some more study on the subject, to a website on which physicist Richard White

http://www.nersc.gov/~deb...age2.dir/pages/White.html

discussed collapsing stars and back holes. I presented the idea of a slowly growing water sphere and asked him some questions on the ''What if?'' black water idea'' :

******************************************
>>the hypothetical case of a water sphere (initially cold and of size not yet
>>large enough to cause fusion reactions). This water globe would initially be
>>thought to be a stable structure.. . .there is no pretention that in the
>>centre the cold dense material would be "water" but the assumption is that
>>the elements would not fuse to liberate energy. The outer layer would be
>>water water or ice.
>>
>>Then some amount of water would be added . . .quickly (ore slowly) but uniformly as an
>>outer schel. . . so that a gravitational collapse would initiate to form a
>>black hole. The central issue in this appears to be similar to the issues in
>>your article: the gravitational collapse would increase temperature and
>>densty in the core up to a point that fustion of the hydrogen would start
>>but due to the density the energy could not transport fast enough to the
>>surface. . .which would also be collapsing at that time already because the
>>inner part of the water sphere was falling in towards the fusing core. The
>>assumption is that the fusing energy would be trapped with the BH that would
>>form somewhere in the schere. The questions that we did not have definite answers for
>>were:
>>
>>1) How large would have a water sphere have to be to initiate a collapse
>>into a black hole from a cold (non fusing) start?
>>2) How long would it take. . . from initial conditions at the start of the
>>collapse. . . to have the collapsing surface of the water sphere cross the
>>boundary of the BH. . .the Swardschild Radius?
>>
>>A) in the time frame of the water sphere it self;
>>B) in the time frame of a stable external position.
>>
>>I am not asking for a detailed calculation but rather I am hoping that for
>>such a hypothetical case the time frame of the process can be estimated from
>>previous stellar collapse models. I would expect that no one has ever
>>calculated this for a water sphere!
>>
>>I appreciate your thougts on this excercise.
******************************************************
This is the answer I received:

1) This notion that one can trigger a gravitational collapse by adding a bit of water or other material, is nowhere to be found in the cited reference and is not consistent with known physics.
Generally what happens is that as you add a bit of matter to the outside of the sphere, the sphere adjusts by compressing a little until the pressure is sufficient to support the added mass. So long
as the equation of state of the material is such that the pressure increases faster than the 4/3 power of the density, then the new equilibrium can always be found.

In the case of stellar collapse, the event triggering the collapse is the dramatic and sudden loss of pressure support in the star's central core. This failure of pressure support is a consequence of the star's evolution (over many millions of years) to have an iron core that then slowly increases in density to reach a critical density at which the iron atoms fission; each iron atom becomes 13 helium atoms. This event (conversion of iron to helium), dramatically decreases the pressure and triggers the collapse. The critical density for this fission is of the order 100 million grams per cubic centimeter.

Even if one can trigger a collapse, the collapse will be stopped without forming a black hole if the mass of the collapsing core is less than about 1.25 solar masses. (See, e.g. May and White, Physical Review, Vol 141, No. 4, pp 1232-1241, January 1966) This is the maximum mass that can be supported by non-relativistic electron degeneracy pressure and is known as the Chandrasekhar limiting mass. White dwarf stars are supported by electron degeneracy pressure and are typically a little less in mass than the Chandrasekhar limit. If the material is neutron matter as is the case when the collapse proceeds to near nuclear densities, then the limiting mass may be somewhat smaller; about 0.72 of a solar mass.

2A) In the frame of the collapsing material: If there is no pressure support, a uniform density sphere will collapse to within its own Schwarzchild radius in time t = square root ( 3 Pi / 32 G ro) where G is Newtons' gravitational constant and ro is the initial density) For a sphere of initial denstiy 1 g/cc, this time is about 2100 seconds. For a sphere of initial density 100 million g/cc (typical density of a highly evolved stellar core) the time is about 0.21 seconds.

By the way , if you use Newton's theory of gravitation and ask how long it will take for the sphere to collapse to a point , the answers are the same as relativity gives for collapse to inside the Schwarzchild radius.

2B) in the frame of a "stable external position" the time for the sphere to collapse to within its own Schwarzchid radius is infinite. However, in general the the answers in 2A apply if you ask what is the time for it to come very close to its own Schwarzchild radius.

Finally, I'll answer a question not asked: Suppose you have a sphere that has mass just small enough to be slightly outside it's Schwarzchild radius (not quite a black hole) . Then you might think of adding just a bit more mass as the writer describes, and thereby causing the total mass to fall within its own Schwarzchild radius.
How much mass is required? The answer depends upon the density. If the density is the density of water: 1 g/cc , then the mass is about 134 million solar masses. If the density is of the order of 10 to the 16 power g/cc (approximate central density of a neutron star) then the required mass drops to about 1.34 solar masses.

I have apreciated these answers very much. I hope some of you also are delighted to read this.

[Verwijderd]

Zekers, maar hij heeft het dus ook over core collapse niet over het gehele object als je het mij vraagt. De formule gaat daar wel voor op lijkt het. Ik wordt hier onzeker van, toch eens even aan m'n Prof vragen, al die inertiaal framepjes

Maar het rekenen vond ik tot nu toe interessant.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op woensdag 09 maart 2005 @ 20:21:
Zekers, maar hij heeft het dus ook over core collapse niet over het gehele object als je het mij vraagt. De formule gaat daar wel voor op lijkt het. Ik wordt hier onzeker van, toch eens even aan m'n Prof vragen, al die inertiaal framepjes

Maar het rekenen vond ik tot nu toe interessant.

Het is inderdaad interessante materie. Onder Punt 1 stelt White dat een groeiende sphere in evenwicht kan blijven zo lang de kern niet van binnenuit instort (door het wegvallen van tegendruk). Gezien een waterbol als startpunt niet een normaal te verwachten verschijnsel is zijn er geen standaard antwoorden voor wat er voor dit soort oefening met een waterbol zou gebeuren. Je zou derhalve verschillende startcondities moeten gaan berekenen om het resultaat te aanschouwen. . .voorzover er een model voor is. In het geval met de groeiende waterbol, met de aanname dat er geen fusie ontstaat is het de vraag op welk punt de kern gaat instorten. Het lijkt er op. . .met het antwoord van White in gedachten. . . dat dit alleen zal gebeuren indien de zware elementen, met een lager atoomnummer dan ijzer, zullen gaan splijten. . . dit lijkt vanzelfsprekend omdat daarvoor energie nodig is! . . .waardoor de tegendruk in de kern wegvalt. Wat dit ijzersplijtend proces initieert zei White niet. Of zoiets dergelijks voor een waterbol zou gebeuren is de interessante vraag (zuurstof splijting naar helium?). Het langzaam samenpersen van koud water tot superhoge druk: wat gebeurd er met de waterstructuur als de compressiewarmte kan afvloeien naar het oppervlak zodat er geen noemenswaardige temperatuurverhoging ontstaat.

In de andere antwoorden van White over instortende sterren lijkt het mij dat het wel om het gehele object gaat maar dan van een afmeting en massa dat er een SR radius ontstaat ongeveer aan het oppervlak van de bol. Voor die gevallen is de aanname dat er instorting plaatsvindt omdat het ijzer tot helium overgaat. Voor sterren is de evolutie reeds zo dat er in de kern ijzer aanwezig is, en als dat splijt om helium te vormen begint de instorting. Voor een groeiende koude waterbol is het maar de vraag wat er zich in de kern zal afspelen om een instorting te initiëren. Het is eerder gesteld dat fusie slechts kan plaatsvinden als de temperatuur hoog genoeg is. Dit zou misschien inhouden dat voor een koude bol er wel een SR kan vormen zonder dat er instorting plaatsvindt. Een zwart gat welke volledig gevuld is met superzwaar samengeperst water/neutronen/quarks.

Ik laat het hier maar bij omdat zonder de juiste rekenmodellen en kernprocessen ik er niet verder mee kan.