Wioleta Piertruczuk "Czarne dziury"

advertisement
Wykonała:
Wioleta Pieteruczuk
Czym jest czarna dziura?
Czarna dziura jest tworem grawitacji, której
podlegają zarówno cząstki o małych, jak i o
dużych masach, a nawet światło. Największe i
najjaśniejsze ciała mogą być niewidoczne,
ponieważ przyciąganie jasnej gwiazdy o tej
samej gęstości co Ziemia i średnicy 250 razy
większej od Słońca, nie pozwoliłaby żadnemu
promieniowi do nas dotrzeć. Prędkość ucieczki
dla Ziemi wynosi 11,2 km/s, a zależy ona
rozmiarów i masy obiektu, który ciało chce
opuścić. Jeśli prędkość ucieczki przekraczałaby
prędkość światła, światło takiej gwiazdy nie
byłoby w stanie do nas dotrzeć.
Jak powstaje czarna dziura?
• Według teorii Alberta Einsteina, w silnym polu
grawitacyjnym czas płynie wolniej niż w słabym. W polu tym
wszystkie procesy ulegają spowolnieniu (dylatacja czasu) z
punktu widzenia obserwatora, a silne pola grawitacyjne
powodują zmianę geometrycznych własności przestrzeni, co
oznacza, że np. suma kątów w trójkącie nie równa się 180
stopni. Czas i przestrzeń tworzą zakrzywiającą się
czterowymiarową "czasoprzestrzeń". Siła grawitacji na
powierzchni gwiazdy osiąga nieskończoną wartość, a kiedy
rozmiary ciała zbliżają się do promienia grawitacyjnego,
grawitacja zmierza do nieskończoności. W tej sytuacji nie
może zostać zrównoważona przez skończone ciśnienie i ciało
nieuchronnie musi się zapaść do środka, co prowadzi do
powstania czarnej dziury. W jej pobliżu czas zaczyna biec
coraz wolniej.
Łączenie czarnych dziur
•
Możliwe jest łączenie się czarnych dziur polegającym na
czołowym zderzeniu dwóch czarnych dziur i połączeniu się
w jedną. Powierzchnia horyzontu powstałej w ten sposób
czarnej dziury jest wtedy większa niż łączna powierzchnia
horyzontów zderzających się dziur.
•
Czarna dziura powinna uginać przechodzące w jej pobliżu
promienie świetlne. Czarne dziury mają takie same masy
jak duże gwiazdy, a różnią się wyłącznie tym, że nie świecą.
W 1964 roku dwaj radzieccy astrofizycy, O. H. Gusejnow i J.
Zeldowicz zaproponowali poszukiwanie czarnych dziur w
układach podwójnych gwiazd. Założyli, że mogą istnieć
układy, w których jednym składnikiem jest normalna
gwiazda, a drugim czarna dziura. Oba ciała krążą wokół
wspólnego środka masy, a ponieważ czarna dziura jest
niewidoczna, wydaje się, że jasny składnik obraca się
wokół niczego. Jednak często wyjaśnienie jest takie, że
druga gwiazda świeci, ale znacznie słabiej niż pierwsza i jej
światło ginie w promieniowaniu jaśniejszego składnika.
Jak zlokalizować czarną dziure?
•
Aby wykryć czarną dziurę wśród wygasłych gwiazd należy wykazać, że masa
niewidocznego składnika przekracza wartość krytyczną. Jeśli tak jest i wynosi ona
np. 5 mas Słońca, może to być tylko czarna dziura. Metoda ta nie jest jednak
skuteczna. W trakcie ewolucji gaz przepływa z początkowo masywniejszego
składnika do mniej masywnego, w efekcie czego widoczna gwiazda ma ostatecznie
większą masę od nowo powstałej czarnej dziury. Należało więc ustalić, czy istnieje
zjawisko, w którym czarna dziura odgrywałaby aktywną i jednoznaczną rolę. W
przestrzeni międzygwiazdowej odkryto bardzo duże mgławice gazowe. Gdyby w
takiej mgławicy znajdowała się czarna dziura, przyciągany przez nią gaz spadałby
na nią, a w miarę spadania gazu w polu grawitacyjnym energia pola
magnetycznego zamieniałaby się w ciepło. "Gorące" elektrony, które poruszają się
w polu magnetycznym, wypromieniowują fale elektromagnetyczne, a
promieniowanie częściowo zostaje złapane przez czarną dziurę. Większość energii
rejestrowanej przez odległego obserwatora jest emitowana w odległości kilku
promieni grawitacyjnych od jej środka. Na drodze ku czarnej dziurze gorący gaz
wysyła w jej przestrzeń energię.a
Jasność gazu spadającego na czarną dziurę jest
raczej niewysoka. Jeśli wchodzi ona w skład
ciasnego układu podwójnego, którego drugim
składnikiem jest duża gwiazda (olbrzym), gaz z jego
otoczki zacznie szybko spadać do czarnej dziury.
Gaz w takim układzie podwójnym nie może jednak
po prostu spaść na czarną dziurę ze względu na
ruch orbitalny, przez który strumień gazu okrąża
czarną dziurę i tworzy wokół niej dysk. Gaz ogrzany
do temperatury 10 milionów stopni emituje
promieniowanie rentgenowskie, przy czym niektóre
z takich źródeł zmieniają okresowo swoją jasność
mniej więcej co sekundę. Są to wirujące gwiazdy
neutronowe obdarzone polem magnetycznym,
którego bieguny nie pokrywają się z biegunami
rotacji gwiazdy. Gaz spada wtedy na bieguny
magnetyczne wzdłuż linii pola magnetycznego, a
rotacja zmienia te obiekty w kręcące się
rentgenowskie "latarnie morskie". Wynika z tego, że
czarne dziury muszą znajdować się wśród nie
pulsujących źródeł rentgenowskich w układach
podwójnych
Jak długo żyją czarne dziury?
• Czarne dziury nie są wieczne, gdyż mogą one wyparowywać
w wyniku procesów kwantowych zachodzących w silnych
polach grawitacyjnych. W próżni przestrzeń jest wypełniona
nienarodzonymi wirtualnymi cząstkami i antycząstkami.
Jeśli nie jest im przekazywana żadna energia, nie mogą się
one zamieniać w realne cząstki. Po skurczeniu się
naładowanego elektrycznie ciała i powstaniu czarnej dziury
pole elektryczne ulega takiemu wzmocnieniu, że zaczynają
powstawać pary elektron - pozyton. Kreacja par przez pole
elektryczne jest możliwa również bez udziału czarnej dziury.
W takim wypadku pole musi jednak zostać wzmocnione.
Koniec
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards