Презентация по теме "Черные дыры"

Слайд #1

Чёрные дыры.

Слайд #2

Понятие «чёрная дыра»
Чёрная дыра – это конечный результат деятельности звёзд, масса которых выше солнечной в 5 и более раз.
Чёрные дыры были предсказаны в 1916 году Карлом Шварцшильдом, а сам термин "черная дыра" появился совсем недавно. Его ввел в обиход в 1969 г. американский ученый Джон Уилер.
До этого их называли "коллапсар" или "застывшая звезда”.

Слайд #3

Черная дыра

Эргосфера -
пространство между горизонтом событий и пределом статичности.
Черной дырой
называется область пространства-времени, в которой гравитационное поле столь сильно, что ни один объект (даже свет) не может вырваться из нее.

Предел статичности -
внешняя граница области в которой все тела и частицы увлекаются в движение вокруг черной дыры.
Горизонт событий
это граница области за которую не выходит свет.
Скорость тел на горизонте событий имеют одну и ту же скорость.

Слайд #4

Структура чёрной дыры
Сингулярность - всё вещество черной дыры собранное в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре.
Горизонт событий - граница черной дыры
Лучи света отклоняются мощным гравитационным полем, окружающим черную дыру. Вдали от дыры лучи искривляются слабо. Если же луч проходит совсем рядом с дырой, она может захватить его на круговую орбиту или засосать в себя совсем.

Слайд #5

Радиус Шварцшильда (гравитационный радиус)
В 1906 году немецкий физик Шварцшильц получил решение уравнений общей теории относительности для поля тяготения сферического тела.
Радиус Шварцшильда – критический радиус чёрной дыры.
Для Земли – 9 мм.
Для Солнца – 3 км.
G – гравитационная постоянная
c – скорость света.

Слайд #6

Немецкий астроном Карл Шварцшильд (1873–1916) в последние годы своей жизни, используя уравнения общей теории относительности Эйнштейна, рассчитал гравитационное поле вокруг массы нулевого объема.)

Слайд #7

Особый интерес представляет возможность гравитационного захвата тел Черной дырой.
1. Если скорость тела вдали от Черной дыры много меньше световой и траектория его движения подходит близко к окружности с , то тело совершит много оборотов вокруг Черной дыры, прежде чем снова улетит в космос.
2. Если тело подойдет вплотную к указанной окружности, то его орбита будет неограниченно навиваться на окружность. Тело окажется гравитационно захваченным Черной дырой и никогда снова не улетит в космос.
3. Если тело подлетит ещё ближе к Черной дыре, то после нескольких оборотов или даже не успев сделать ни одного оборота, оно упадет в Черную дыру.

Слайд #8

Чёрные дыры характеризуются тремя параметрами:
массой (M),
моментом вращения (L),
электрическим зарядом (Q).
Все они складываются из соответствующих характеристик упавших в неё тел и излучения.

По ту сторону чёрных дыр, как полагают некоторые астрофизики, расположены объекты не менее загадочные: „белые дыры“. Если чёрные дыры без устали поглощают материю, белые дыры неустанно порождают её.

Слайд #9

Считается, что черные дыры, размером со звезду, являются телами больших звёзд, которые просто уменьшились до таких размеров после того, как израсходовали всё своё водородное поле.

Слайд #10

Чёрные дыры нельзя непосредственно увидеть, но о их присутствии иногда можно судить по действию их гравитационного поля на ближайшие объекты.

Слайд #11

Как известно, «черные дыры» нельзя обнаружить непосредственными наблюдениями — их существование устанавливается по тому мощному влиянию, которое они оказывают на другие объекты или по мощному рентгеновскому излучению.

Слайд #12

Если тело, образовавшее Черную дыру, вращалось, то вокруг Черной дыры сохраняется «вихревое» гравитационное поле, увлекающее все тела вблизи Черной дыры во вращательное движение вокруг неё. Чем ближе к черной дыре, тем больше скорость кругового движения.
«Вихрь»
Если Черная дыра возникает при сжатии невращающегося незаряженного тела, то её внешнее поле тяготения оказывается строго сферическим.
«Пылесос»

Слайд #13

Астрономы наблюдали взрывы сверхновых звёзд и обнаружили на их месте пятнистые объекты, которые, по их мнению, и являются чёрными дырами.
Нейтронная звезда
Чёрная дыра

Слайд #14

Слайд #15

Черные дыры во Вселенной

Существование черных дыр подтверждено относительно недавно (сентябрь 2015 г.), однако до того времени существовал уже немалый теоретический материал по природе ЧД, а также множество объектов-кандидатов на роль черной дыры. Прежде всего следует учесть размеры ЧД, так как от них зависит и сама природа явления:
Черная дыра звездной массы.
Такие объекты образуются в результате коллапса звезды. Как уже упоминалось ранее, минимальная масса тела, способного образовать такую черную дыру составляет 2.5 – 3 солнечных масс.
Черные дыры средней массы.
Условный промежуточный тип черных дыр, которые увеличились за счет поглощения близлежащих объектов, вроде скопления газа, соседней звезды (в системах двух звезд) и других космических тел.
Сверхмассивная черная дыра.
Компактные объекты с 105—1010 масс Солнца. Отличительными свойствами таких ЧД является парадоксально невысокая плотность, а также слабые приливные силы, о которых говорилось ранее. Именно такая сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Млечного пути (Стрелец А*, Sgr A*), а также большинстве других галактик.

Слайд #16

Линии наблюдения
Поле тяготения Черной дыры искривляет траектории лучей света. Чем ближе к чёрной дыре траектории, тем сильнее они искривлены.
Траектория лучей света испущенных на различных расстояниях от Черной дыры.

Слайд #17

Из чего состоит сама черная дыра?
- На этот вопрос никто не знает ответа!
Черная дыра может терять энергию, за счет того, что в эргосфере могут протекать квантовые процессы рождения частиц, т. е. образуются фотоны, нейтрино, гравитоны.
Рождённые частицы, улетая из эргосферы, уносят энергию Черной дыры.

Слайд #18

Слайд #19

Слайд #20

Спасибо за внимание