Bevezetés a relativisztikus asztrofizikába

A relativisztikus asztrofizika célja olyan asztrofizikai objektumok tanulmányozása, amelyek esetében a gravitációs folyamatok jelentősen eltérnek a newtoni elmélet jóslataitól. Ez olyankor történik meg, ha a gravitáció a földi körülményekre jellemzőnél sokkal erősebb.

Földi körülmények esetén a newtoni gravitációelmélet kiválóan használható, egyetlen jelentős kivétel a Global Positioning System (GPS), amely igen hamar pontatlanná válna az általános relativitáselmélet korrekcióinak figyelmen kívül hatásával. A naprendszerbeli mozgások pontos leírásához már az általános relativitáselméletet kell használnunk, igaz, hogy hatásai kis korrekciók formájában jelennek csak meg.

Azonban léteznek az Univerzumban olyan objektumok, amelyekben az általános relativitáselmélet már nem csupán a perturbációk szintjén fontos, hanem alapjában határozza meg a fejlődést. A newtoni gravitációs elmélet és az általános relativitáselmélet közötti különbségek nagy energiák és nagy energiasűrűségek esetén válnak jelentőssé. Ilyen körülmények uralkodtak az ősrobbanást követően vagy a jelen fejezetben tárgyalt relativisztikus csillagok, neutroncsillagok, fekete lyukak belsejében / környezetében. Ezekben az esetekben a gravitációt a téridő görbületeként kell felfogni, a görbület dinamikáját pedig az Einstein-egyenlet határozza meg. Az általános relativitáselméletet szokás ezért (az elektrodinamika példájára) geometrodinamikának is nevezni.

A fejezet első része a relativisztikus csillagmodellekkel és neutroncsillagokkal, második része a gravitációs kollapszussal és fekete lyukakkal foglalkozik A harmadik részben a fekete lyukak asztrofizikai környezetét tárgyaljuk, amely akkréciós korong, nyílt és zárt mágneses erővonalrendszer és nagy energiájú részecskenyalábok szimbiotikus rendszeréből áll.

A fejezet végén megadott irodalomjegyzék az érintett témákat tárgyaló, további elmélyülést lehetővé tevő könyveket, monográfiákat sorol fel.

Szükséges előismeretek, kompetenciák: differenciál- és integrálszámítás, tenzoralgebra és tenzoranalízis, általános relativitáselmélet alapfogalmai, az 1., 2. és 4. fejezet ismeretanyaga.

Kulcsszavak: Einstein-egyenlet, Oppenheimer-Volkoff egyenlet, Schwarzschild-megoldás, neutroncsillag, gravitációs kollapszus, fekete lyuk, akkréciós korong, galaktikus részecskenyaláb, rádiógalaxis, aktív galaxis.