Как Работят Черните Дупки

{h1}

Черни дупки възникват, когато звезда умира. Разберете как се правят черни дупки, видове черни дупки, части от черни дупки и как откриваме черни дупки в пространството.

Може би сте чували някой да казва: "Бюрото ми се превърна в черна дупка!" Може би сте виждали програма по астрономия по телевизията или сте чели статия в списанието за черните дупки. Тези екзотични предмети плениха въображението ни още от времето, когато бяха предсказани от Айнщайн Теория на общата относителност през 1915г.

Какво представляват черните дупки? Съществуват ли те наистина? Как можем да ги намерим? В тази статия ще разгледаме черните дупки и ще отговорим на всички тези въпроси!

Какво е черна дупка?

Художник концепция за черна дупка: Стрелките показват пътищата на обекти в и около отвора на черната дупка.

Художник концепция за черна дупка: Стрелките показват пътищата на обекти в и около отвора на черната дупка.

А Черна дупка е това, което остава, когато умира масивна звезда.

Ако сте чели как работят звездите, тогава знаете, че една звезда е огромна, невероятна термоядрен реактор, Тъй като звездите са толкова масивни и са направени от газ, има интензивно гравитационно поле, което винаги се опитва да срине звездата. Реакциите на синтез, случващи се в ядрото, са като гигантска термоядрена бомба, която се опитва да експлодира звездата. Най- баланс между гравитационните сили и експлозивните сили е това, което определя размера на звездата.

Когато звездата умира, реакциите на ядрен синтез спират, защото горивото за тези реакции се изгаря. В същото време гравитацията на звездата дърпа материал навътре и компресира сърцевината. Докато ядрото се компресира, то се загрява и в крайна сметка създава свръхнова експлозия, при която материалът и радиацията избухват в космоса. Остава само силно компресираното и изключително масивно ядро. Гравитацията на ядрото е толкова силно, че дори светлината не може да избяга.

Този обект вече е черна дупка и буквално изчезва от гледката. Тъй като гравитацията на ядрото е толкова силно, ядрото потъва през тъканта на пространство-време, създавайки дупка в пространство-време - това е причината обектът да се нарича Черна дупка.

Ядрото става централната част на черната дупка, наречена необичайност, Отварянето на отвора се нарича хоризонт на събитията.

Можете да мислите за хоризонта на събитията като за устата на черната дупка. След като нещо премине хоризонта на събитията, то заминава завинаги. Веднъж в хоризонта на събитията, всички „събития“ (точки в пространството-времето) спират и нищо (дори светлина) не може да избяга. Радиусът на хоризонта на събитията се нарича Радиус на Шварцшилд, кръстен на астронома Карл Шварцшилд, чиято работа доведе до теорията за черните дупки.

история

Концепцията за обект, от който светлината не може да избяга (напр. Черна дупка), първоначално е предложена от Пиер Саймън Лаплас през 1795 г. Използвайки Теорията на гравитацията на Нютон, Лаплас изчислява, че ако един обект се компресира в достатъчно малък радиус, тогава избягането скоростта на този обект би била по-бърза от скоростта на светлината.

Видове черни дупки

Концепция на художника за черна дупка и нейното обкръжение: Почерненият кръг е хоризонтът на събитията, а яйцевидната област е ергосферата.

Концепция на художника за черна дупка и нейното обкръжение: Почерненият кръг е хоризонтът на събитията, а яйцевидната област е ергосферата.

Има два вида черни дупки:

  • Шварцшилд - Невъртяща се черна дупка
  • Кер - Въртяща се черна дупка

Най- Шварцшилд черна дупка е най-простата черна дупка, в която сърцевината не се върти. Този тип черна дупка има само сингулярност и хоризонт на събитията.

Най- Кер черна дупка, която вероятно е най-разпространената форма в природата, се върти, защото звездата, от която се е образувала, се върти. Когато въртящата се звезда се срине, ядрото продължава да се върти и това се пренася към черната дупка (запазване на ъгловата инерция). Черната дупка на Kerr има следните части:

  • необичайност - Срутеното ядро
  • Хоризонт на събитията - Отварянето на отвора
  • Ergosphere - Яйцевидна област на изкривено пространство около хоризонта на събитията (Изкривяването се причинява от въртенето на черната дупка, която "влачи" пространството около нея.)
  • Статична граница - Границата между ергосферата и нормалното пространство

Ако обект преминава в ergosphere тя все още може да бъде изхвърлена от черната дупка, като спечели енергия от въртенето на дупката.

Ако обаче обект пресече хоризонт на събитията, тя ще бъде всмукана в черната дупка и никога няма да избяга. Какво се случва вътре в черната дупка, не е известно; дори нашите настоящи теории на физиката не се прилагат в близост до една особеност.

Въпреки че не можем да видим черна дупка, тя има три свойства, които могат или могат да бъдат измерени:

  • маса
  • Електрически заряд
  • Скорост на въртене (ъглова инерция)

-След това ние можем да измерваме надеждно само масата на черната дупка чрез движението на други обекти около нея. Ако една черна дупка има другар (друга звезда или диск от материал), е възможно да се измери радиусът на въртене или скорост на орбита на материала около невижданата черна дупка. Масата на черната дупка може да се изчисли, като се използва модифицираният трети закон на планетарното движение или въртеливото движение на Кеплер.

Ъгъл на викторината

Мислите, че знаете всичко за черните дупки и Вселената? Тествайте знанията си с нашата дупка в теста на Вселената.

Как откриваме черни дупки

Изображение на космическия телескоп Хъбъл на ядрото на галактика NGC 4261

Изображение на космическия телескоп Хъбъл на ядрото на галактика NGC 4261

Въпреки че не можем да видим черни дупки, можем да открием или предположим наличието на такъв чрез измерване на въздействието му върху обекти около него. Следните ефекти могат да бъдат използвани:

  • Масови оценки от обекти, които обикалят около черна дупка или спирала в ядрото
  • Гравитационни ефекти на лещите
  • Излъчвана радиация

маса

Много черни дупки имат предмети около тях и като погледнете поведението на обектите, можете да откриете наличието на черна дупка. След това използвате измервания на движението на обекти около предполагаема черна дупка, за да изчислите масата на черната дупка.

Това, което търсите, е звезда или диск на газ, който се държи така, сякаш наблизо има голяма маса. Например, ако видима звезда или диск на газ има "колебание" движение или въртене И няма видима причина за това движение И невидимата причина има ефект, който изглежда се причинява от обект с маса по-голяма от три слънчеви маси (твърде големи, за да бъдат неутронна звезда), тогава е възможно черна дупка да предизвика движението. След това оценявате масата на черната дупка, като погледнете ефекта, който има върху видимия обект.

Например в ядрото на галактика NGC 4261 има кафяв диск със спираловидна форма, който се върти. Дискът е с размерите на нашата Слънчева система, но тежи 1,2 милиарда пъти повече от Слънцето. Такава огромна маса за диск може да показва, че вътре в диска има черна дупка.

Гравитационен обектив

Общата теория на относителността на Айнщайн предвижда това гравитацията може да огъне пространството, Това по-късно беше потвърдено по време на слънчево затъмнение, когато положението на звездата беше измерено преди, по време и след затъмнението. Положението на звездата се измести, защото светлината от звездата беше огъната от гравитацията на слънцето. Следователно обект с огромна гравитация (като галактика или черна дупка) между Земята и отдалечен обект може да огъне светлината от отдалечения обект във фокус, подобно на леща. Този ефект може да се види на изображението по-долу.

Как работят черните дупки: дупки

Тези изображения показват изсветляването на MACHO-96-BL5 от наземните телескопи (вляво) и космическия телескоп Хъбъл (вдясно).

В горното изображение осветяването на MACHO-96-BL5 се случи, когато a гравитационна леща преминали между него и Земята. Когато космическият телескоп Хъбъл погледна обекта, той видя две изображения на обекта, затворени едно до друго, което показва гравитационен ефект на лещата. Намесеният обект беше невиждан. Затова беше заключено, че между Земята и обекта е минала черна дупка.

Излъчено лъчение

Когато материалът попадне в черна дупка от другарска звезда, той се нагрява до милиони градуси Келвин и се ускорява. Прегрятите материали излъчват рентгенови лъчи, които могат да бъдат открити от рентгенови телескопи като орбиталната обсерватория Чандра.

Как работят черните дупки: работят

Схема на черна дупка в двоична система, показваща акреционния диск около черната дупка и излъчване на рентгенови лъчи

Звездата Cygnus X-1 е силен източник на рентгенови лъчи и се счита за добър кандидат за черна дупка. Както е показано на снимката по-горе, звездните ветрове от придружителната звезда HDE 226868 издухват материала върху диска за натрупване, обграждащ черната дупка. Когато този материал попадне в черната дупка, той излъчва рентгенови лъчи, както се вижда на това изображение:

Как работят черните дупки: работят

Рентгенова снимка на Cygnus X-1, взета от орбитална обсерватория Чандра

В допълнение към рентгеновите лъчи, черните дупки могат да изхвърлят и материали с висока скорост, за да се образуват джетове, Много галактики са наблюдавани с такива струи. В момента се смята, че тези галактики имат свръхмасивни черни дупки (милиарди слънчеви маси) в своите центрове, които произвеждат струите, както и силни радиоемисии. Един такъв пример е галактика M87, както е показано по-долу:

Как работят черните дупки: дупка

Принципна схема на активно галактическо ядро ​​със свръхмасивна черна дупка в центъра му

Как работят черните дупки: черните

Изображенията отляво и отдолу са наземни радиотелескопски изображения на сърцето на галактика M87. Изображението вдясно е видимо изображение от космическия телескоп Хъбъл. Обърнете внимание на струята материал, идваща от M87.

Важно е да запомните, че черните дупки не са космически прахосмукачки - те няма да консумират всичко. Така че, въпреки че не можем да видим черни дупки, има косвени доказателства, че те съществуват. Те са били свързани с пътувания във времето и дупки от червеи и остават очарователни обекти във Вселената.

За повече информация относно черните дупки и други космически явления, вижте връзките на следващата страница!


Видео Добавка: ТОП 5: Мистерии в КОСМОСА.




Изследване


10 Неща, Които Трябва Да Знаете За Рейчъл Карсън
10 Неща, Които Трябва Да Знаете За Рейчъл Карсън

Високотехнологичната Боя Превръща Всяка Повърхност В Батерия
Високотехнологичната Боя Превръща Всяка Повърхност В Батерия

Наука Новини


Как Хламидия Се Развива В Нови Щамове
Как Хламидия Се Развива В Нови Щамове

Облигациите На Бебето-Майка Влияят На Бъдещите Взаимоотношения Между Възрастните, Проучванията Откриват
Облигациите На Бебето-Майка Влияят На Бъдещите Взаимоотношения Между Възрастните, Проучванията Откриват

Галерия С Изображения: Бойни Спортове В Древен Рим
Галерия С Изображения: Бойни Спортове В Древен Рим

Полето, В Което Работите, Може Да Предскаже Дали Сте Обречени На Развод
Полето, В Което Работите, Може Да Предскаже Дали Сте Обречени На Развод

Ето Защо Свръхестествено Страховитата Змейове Има Невидими Зъби
Ето Защо Свръхестествено Страховитата Змейове Има Невидими Зъби


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com