Презентация по астрономии "Черные дыры"

Тема: Чёрные дыры

Автор : Мокрушин А.Р.

Чёрная дыра — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он представляет собой сферу с радиусом Шварцшильда, который считается характерным размером чёрной дыры.

В истории представлении о чёрных дырах условно можно выделить три периода

1) Начало первого периода связано с опубликованной в 1784 году работой Джона Мичелла, в которой был изложен расчет массы для недоступного наблюдению объекта

2)Второй период связан с развитием общей теории относительности, стационарное решение уравнений которой было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году.

3)Публикация в 1975 году работы Стивена Хокинга, в которой он предложил идею об излучении черных дыр.

Появление черных дыр

Наиболее популярной является теория о том, что сверхмассивные черные дыры появляются вследствие смерти огромных звезд

1)Происходит гравитационный коллапс звезды с достаточной массой. Таким сжатием может заканчиваться эволюция звезд с массой более трех масс Солнца. По завершению термоядерных реакций внутри таких звезд они начинают ускоренно сжиматься в сверхплотную  нейтронную звезду . Если давление газа нейтронной звезды не может компенсировать гравитационные силы, то есть масса звезды преодолевает т.н. предел Оппенгеймера — Волкова, то коллапс продолжается, в результате чего материя сжимается в черную дыру

Другие теории появления черных дыр

Коллапс центральной части галактики или протогалактического газа. Современные представления помещают огромную черную дыру в центр многих, если не всех, спиральных и эллиптических галактик.

Возникновение черных дыр в ядерных реакциях высоких энергий. Их называют квантовыми черными дырами.

Формирование черных дыр в момент сразу после Большого Взрыва в результате гравитационного поля или материи. Такие черные дыры называются первичными

Что же происходит внутри черной дыры?

Внешняя поверхность черной дыры называется горизонтом событий. Это сферическая граница, на которой достигается баланс между силой гравитационного поля и усилиями света, пытающегося покинуть черную дыру. Если пересечь горизонт событий, вырваться будет уже невозможно.

По мере продвижения вглубь черной дыры пространство-время продолжает искривляться и в центре становится бесконечно искривленным. Эта точка известна как гравитационная сингулярность. Пространство и время в ней перестают иметь какое-либо значение, а все известные нам законы физики, для описания которых необходимы эти два понятия, больше не действуют.

Сверхмассивные черные дыры

Разросшиеся очень большие черные дыры, по современным представлениям, образуют ядра большинства галактик. В их число входит и массивная черная дыра в ядре нашей галактики – Стрелец А .

Первичная чёрная дыра — гипотетический тип чёрной дыры, которая образовывалась не за счёт гравитационного коллапса крупной звезды, а в сверхплотной материи в момент начального расширения Вселенной.

Согласно модели Большого взрыва, после так называемой планковской эпохи давление и температура во Вселенной были сверхвысокими. В этих условиях простые колебания плотности материи были достаточно значительными, чтобы способствовать возникновению чёрных дыр. Хотя большинство областей с высокой плотностью в связи с расширением Вселенной удалились друг от друга, первичные чёрные дыры, будучи стабильными, могли сохраниться до настоящего времени.

Квантовая черная дыра

Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые микроскопические черные дыры, так называемые квантовые черные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации. Однако из общих соображений весьма вероятно, что спектр масс черных дыр дискретен и существует минимальная черная дыра – планковская черная дыра.

Интересные факты о чёрных дырах

• Если бы Земля превратилась в чёрную дыру, она была бы размером с небольшой орех.
• Ничто, даже свет, не может покинуть окрестности чёрной дыры после прохождения горизонта событий
• Вращающиеся чёрные дыры появляются в результате слияния двух обычных.
• Одна из расположенных на расстоянии в 35 тысяч световых лет чёрных дыр вращается вокруг своей оси со скоростью чуть меньше тысячи оборотов в секунду.

• Во время прохождения горизонта событий чёрной дыры вещество разгоняется до скорости света.
• Так как чёрная дыра поглощает свет, её невозможно увидеть.
• Чёрные дыры не представляют опасности для объектов, не приближающихся к ним слишком близко.
• Существуют двойные звёздные системы, в которых одна из звёзд является чёрной дырой.