Чорна діра

2009-03-02 10:01 45 2722 Нравится

Лаплас в 1787 вперше розрахував розмір тіла з густиною води, на поверхні якого друга космічна швидкість дорівнює швидкості світла. Таке тіло для зовнішнього спостерігача було б абсолютно чорним.

В 1916 Шварцшильд знайшов розв'язок рівнянь загальної теорії відносності Ейнштейна для сферичносиметричного тіла. За ЗТВ, якщо розмір тіла не перевищує гравітаційного радіуса , тіло своїм тяжінням буде захоплювати світло і будь-яку іншу матерію. Гравітаційний радіус для Сонця складає 3 км, а для масивних зір до 200 км.

В 1930-х при побудові теорії еволюції зір було показано, що зорі з масою понад 3 маси Сонця на кінцевій стадії своєї еволюції неодмінно повинні колапсувати (стискатися) до гравітаційного радіуса. В 1967 Джон Вілер назвав такі колапсари "чорними дірами".

В 1960-х були відкриті галактики з активними ядрами — квазари, радіогалактики та інші. Для поясненні їхнього випромінювання була побудована модель акреції (випадіння) речовини на гігантську (мільйони кілометрів) чорну діру в центрі галактики.

В 1970-х Стівен Хокінг теоретично передбачив квантове випромінювання мікроскопічних чорних дірок (розміром менших за атомне ядро). Такі чорні діри могли утворитися в момент Великого Вибуху і залишитися до наших днів. Первинні чорні діри спостерігати неможливо, тому вони залишаються гіпотетичними.

У 2000-х роках встановлено, що практично в центрі кожної галактики розташована чорна дірка, а також ту особливу роль, яку відіграють чорні дірки в утворенні галактик.

Будова

Чорна діра може мати лише три фізичні параметри: масу, електричний заряд і момент імпульсу. В залежності від їх значень можна побудувати поверхню, з-під якої не може виходити випромінювання. Така поверхня називається горизонтом подій. Реальні чорні діри не мають заряду і обертаються навколо своєї осі. Тому їх горизонт подій є сплюснутим еліпсоїдом обертання. В надрах чорної діри кривина сили гравітації досягають нескінченності в області, яка називається сингулярністю. Сингулярність чорної діри, яка обертається, має форму кільця.

[ред.]

Спостереження

Чорні діри зоряних мас спостерігаються у складі тісних подвійних систем. Речовина зорі-супутника перетікає на чорну діру по спіралі. При цьому утворюється акреційний диск, який випромінює в рентгенівському і гамма-діапазонах. Перша чорна діра була відкрита в 1967 в сузір'ї Лебедя. До 2004 р. рентгенівський космічний телескоп RXTE достовірно виявив 15 чорних дір в подвійних зоряних системах в нашій галактиці.

Гігантські чорні діри визначають по швидкостях зір в ядрах галактик. На 2004 р. таким чином визначені маси центральних чорних дір в 30 галактиках, в тому числі і в нашій.

Також чорні діри можуть бути виявлені завдяки явищу гравітаційного лінзування (при проходжені чорної діри між звичайною зорею і спостерігачем, відбувається візуальне збільшення яскравості зорі, оскільки гравітаційне поле чорної діри викривляє світлові промені).

[ред.]

Чорні діри проміжних мас

Оскільки спостерігаються чорні діри зоряних мас до 20 мас сонця і надмасивні чорні діри у ядрах галактик з масою більше 2 мільйонів мас сонця, постає питання, чи є у всесвіті чорні діри проміжних мас, з масою кілька тисяч мас сонця? Найкращим спостережним свідоцтвом про існування таких чорних дір є ультраяскраві рентгенівські джерела, що спостерігаються у багатьох галактиках як близьких до нас так і в віддалених. Якщо пояснювати ці джерела, як результат акреції речовини на чорну діру, то з великого темпу акреції випливає висновок про велику масу чорної діри.

Чорні діри проміжних мас можуть утворюватись у центрі кулястого скупчення, крім того вони можуть бути у гало галактики. Такі обєкти можуть спостерігатися завдяки гравітаційному мікролінзуванню: якщо чорна діра проміжної маси з гало галактики опиниться на промені зору до якоїсь зорі, то буде спостерігатися спалах зорі, з якого можна визначити масу чорної діри. Зараз проводять такі спостереження, але чорні діри проміжних мас ще не виявлено.

Механізми утворення чорних дір проміжних мас:

1)Утворення чорної діри під час Великого вибуху у раньому всесвіті. Під час Великого вибуху могли утворитися первині чорні діри будь-яких мас, у тому числі і багато тисяч мас сонця.

2)Залишки зірок третього типу населення. Зорі третього типу населення - це перші зорі у всесвіті, які виникли у перші сотні мільйонів років його існування. Вони мали великі маси і могли призводити до утворення досить масивних чорних дір.

3)Зіткнення зірок і чорних дір у кулястому зоряному скупчені. Також чорні діри проміжних мас можуть можуть існувати у ядрах галактик. При утворення галактики речовина колапсує і в її центрі можуть утворюватися чорні діри проміжних мас, з яких з часом утворюється гігантська надмасивна чорна діра.

Альтернативні пояснення ультраяскравих рентгенівських джерел. Замість чорних дір проміжних мас ультраякраві рентгенівські джерела можуть пояснюватись за допомогою явища мікроблазара. Мікроблазар- це подвійна система з чорною дірою зоряної маси в якій є акреаційний диск і джет (струмінь речовини вздовж осі обертання чорної діри) причому цей джет спрямований на спостерігача (на нашу галактику, на сонячну систему). Також ультраяскраві рентгенівські джерела можуть пояснюватись супер-Едингтонівським випромінюванням, в результаті акреції речовини на чорну діру зоряної маси, але ці моделі недостатньо розвинені.

Застосування чорних дір проміжних мас:

1)Утворення надмасивних чорних дір у ядрах галактик.

2)Чорні діри проміжних мас можуть бути джерелами гравітаційних хвиль. Якщо будуть зареєстровани гравітаційні хвилі, то за допомогою них можно буде безпосередньо відкрити чорні діри проміжних мас.

Комментарии (2)

Добавить смайл! Осталось 3000 символов
Создать блог

Опрос

Вы поддерживаете закон о продаже земли

Реклама
Реклама