بوليتروب

أمثلة لنماذج عن الأسّ البوليتروبيّ

ومن جهة أخرى، نحصل في حالة تعويض أسّ البوليتروب بالقيمة n = 5 على دائرة ذات نصف قطر لانهائي، وهو ما يتوافق مع أبسط نموذج مقبول لنظام نجمي متماسك ذاتياً، تمّ وضعه من قبل آرثر شوستر في سنة 1883، وله حلّ دقيق.

وعلى صعيد آخر، يتوافق البوليتروب ذو الأسّ مع ما يسمّى بالبيئة الإيزوثيرمية، وهي عبارة عن مجال غازي متساوي الحرارة، يتشابه في بنيته مع بنية النظام النجميّ القائم على الحركة بدون تصادم (كالعنقود المغلق). وذلك لأنّه -بالنسبة للغاز المثالي- تكون درجة الحرارة متناسبة مع ρ1/n، لذلك فإنّ القيمة اللّانهائيّة للأسّ n تتوافق مع درجة حرارة ثابتة.

ومن ناحية أخرى، بشكل عامّ، يتم توزيع الكثافة بشكل أكبر باتّجاه مركز الجسم (r = 0) مع زيادة الأسّ البوليتروبيّ.

كذلك، من خلال تعويض أسّ البوليتروب بالقيمة n = 1.5 نحصل على نموذج جيّد للأقزام البيضاء ذات الكتلة المنخفضة، بحسب معادلة حالة المادة المتحلّلة المتحرّكة بسرعة صغيرة مقارنة مع سرعة الضوء (equation of state of non-relativistic degenerate matter). وغالبًا ما يُستعمل البوليتروب ذو الأسّ n = 1.5 لوضع نماذج الكواكب الصخرية كذلك.

وعلى صعيد آخر، يتم نمذجة النجوم النيوترونية بشكل جيّد عن طريق البوليتروبّية بتعويض أسّ البوليتروبي بقيمة تتراوح بين n = 0.5 و n = 1.

من جهة ثانية، يعدّ البوليتروب ذو الأسّ n = 1.5 نموذجًا جيّدًا لنوى النجوم كاملة الحمل الحراري (كما في حالة النجوم الحمراء العملاقة) والأقزام البنّيّة والكواكب الغازيّة العملاقة (مثل كوكب المشتري). يكون الأسّ البوليتروبي هنا هو 5/3، وهو نسبة السّعة الحراريّة (γ) للغاز أحاديّ الذرة. بالنّسبة لنوى النجوم الغازية (التي تتكون إما من الهيدروجين المؤيّن أو من الهيليوم)، فإنّها تنشأ عن مقاربة للغاز المثاليّ في ظروف الحمل الحراريّ الطبيعيّ.

وفي السياق ذاته، يعطي البوليتروب ذو الأسّ n=3 نموذجاً جيّداً للأقزام البيضاء ذات الكتل العليا، وذلك بحسب معادلة حالة المادّة المتحلّلة المتحرّكة بسرعة نسبيّة (أي قابلة للمقارنة مع سرعة الضوء) (the equation of state of relativistic degenerate matter).

وفي هذا الصدد، عادةً ما يتمّ استخدام البوليتروب ذو الأسّ n = 3 لوضع نماذج نجوم النسق الأساسيّ كشمسنا، على الأقلّ في منطقة الإشعاع المقابلة لنموذج إيدينجتون القياسيّ لهيكليّة النّجوم.