Учебная работа. Доклад: Черные дыры

Учебная работа. Доклад: Черные дыры

Темная дыра является порождением тяготения. Потому предысторию открытия темных дыр можно начать со времени И. Ньютона, открывшего закон глобального тяготения.

В 1783 году Английское королевское общество заслушало доклад Д. Митчелла, который утверждал, что если б на месте Солнца находилась звезда таковой же плотности, но с радиусом в 500 раз больше, чем у солнца, световые лучи не могли бы покинуть поверхность таковой звезды.

Митчелл аргументировал свое предложение последующим образом. Если свет представляет собой поток частиц, то эти частички подвергаются действию тяготения буквально так же, как и хоть какое другое тело. Отлично понятно, что на поверхности Земли, к примеру, нужно сказать телу скорость порядка 11 км в секунду, тогда и это тело навечно растеряет связь с Землей. Таковая скорость именуется 2-ой галлактической скоростью.

ясно, что чем больше масса тела и чем меньше его радиус, тем больше скорость убегания. Численное значение скорости света Митчеллу было понятно. необходимо было найти массу тела, на поверхности которого скорость убегания равна скорости света. Через 30-ть лет величавый французский математик П. Лаплас вновь разглядел эту задачку и получил итог аналогичный результату Митчеллу. 200 лет вспять эта задачка ни кого не заинтриговала. И тем не наименее к этому курьезу пришлось возвратиться 100 с излишнем лет спустя опосля работ Митчелла и Лапласа. Германский физик К. Шварцшильд изучал, а именно, тело массы М имеет радиус Rg, то при Rg=2GM/ccила тяготения совпадает с обычной формулой, приобретенных из закона Ньютона. Нескончаемое случае, если мы сожмем тело в точку. При всем этом радиус тела будет равен нулю. Шварцшильд же получил выражение для некого полностью определенного значения радиуса гравитирующего тела, когда тяготение становится нескончаемым. Потому что силы тяготения стали нескончаемыми это приведет к непрерывному сжатию вещества в точку, в так именуемую сингулярность. Если мы лишь дошли до гравитационного радиуса, то далее начинается гравитационный кризис.

Нет сил, которые могли бы препятствовать этому процессу. Коллапсирующий объект будет сжиматься до нескончаемой плотности и нескончаемо малых размеров. Таковым образом, швардшильдовская темная дыра – это область места, радиус которой равен радиусу Шварцшильда. В ее центре находится сингулярность, где вещество сжато до безграничных плотностей нескончаемыми силами тяготения. Возникает вопросец о том, существует ли в природе такое явление? Что бы ответить на этот вопросец обратимся к исследованию наиболее поздних стадий эволюции звезд.

Мощные звезды могут пропасть совершенно в итоге массивного моментального термоядерного взрыва. Остатком опосля взрыва быть может нейтронная звезда. Происходит процесс смерти и рождения звезд. Погибает гигант и во время собственной смерти, проходят шаг чертовского взрыва, порождает, оставляет заместо себя нейтронную звезду. Эта звезда устойчива: сила гравитации громадны, но давление вырожденной нейтронной воды еще может уравновесить эти силы. Но, если масса ядра наиболее 3-х масс Солнца, сила тяготения выигрывают схватку. А это означает, что сила гравитации будет сжимать вещество звезды в состояние с нескончаемой плотностью, в точку. Говоря иными словами, некие мощные звезды должны в конце собственной жизни перевоплотиться в темные дыры.

В 1918 году астрологи попробовали провести 1-ые опыты по проверки общей теории относительности (ОТО). В этом году пришлось полное солнечное затмение, и во время наблюдений за ним удалось увидеть отклонение лучей света в поле тяготения Солнца. В округах Солнца эффект искривления светового луча невелик, но достаточен для прямых наблюдений.

Поле тяготения темной дыры неизмеримо посильнее поля тяготения Солнца, и эффект ОТО должен проявляться там еще заметнее. И вправду, расчеты проявили, что свет, проходящий по близости от темной дыры, будет гравитационно захвачен ею. На расстоянии, равном приблизительно, полутора шварцшильдовским радиусам, существует воображаемая окружность, на которую световой луч будет “навиваться”. Если луч проходит от дыры на наиболее близком расстоянии, он будет поглощен ею. Так же может быть настолько мощное искривление луча света, что фотоны могут двигаться по замкнутой окружности.

Ряд доп, увлекательных эффектов возникает в случаи с вращающейся темной дырой. Дело в том, что Шварцшильд получил свое решение для недвижной темной дыры, а в природе, этот вариант не должен иметь места совершенно. Ведь нейтронные звезды вращаются весьма стремительно, а так как и нейтронные звезды, и темные дыры – продукт эволюции мощных звезд, темные дыры также обязаны иметь собственное вращение.

Скорость вращения и масса на сто процентов определяют характеристики темной дыры. Главные характеристики вращающейся дыры заключается в том, что вокруг нее появляется область пространства-времени с очень необыкновенными качествами, именуемая эргосферой. Эта область ограничена воображаемой поверхностью, которая именуется пределом стационарности. Меж горизонтом событий и пределом стационарности ничто не может оставаться в покое, там само пространство-время вроде бы закручивается вокруг оси вращения темной дыры.

Экватор придела стационарности крутящийся темной дыры имеет однообразный поперечник с горизонтом событий невращающейся темной дыры той же массы. процесс вращения дыры приводит к одной умопомрачительной способности, на которую в первый раз направил внимание британский физик-теоретик Р. Пенроуз в 1969 году. Он обосновал, что из эргосферы темной дыры можно черпать энергию.

Если некое тело попадает в эргосферу и делится там на две части таковым образом, что одна из их будет двигаться к горизонту событий, а иная в обратную сторону, то эта 2-ая часть будет подхвачена гравитационным вихрем эргосферы и выброшена с большой скоростью из нее. Заметим, что энергия осколка будет превосходить первоначальную энергию начального тала.

Так как законы сохранения вещь незыблемая, обязана уменьшаться общая энергия дыры. ясно, что из самой дыры мы ничего извлечь не можем, по определению, а как следует, энергия черпается из эргосферы за счет уменьшения энергии вращения дыры, замедления вращения. Таковым образом, крутящиеся темные дыры могут быть в принципе самыми сильными источниками энергии во Вселенной.

Более поразительный эффект в один из больших физиков-теоретиков нашего времени, заинтересовался вопросцем о эволюции темных дыр. Он изучил квантовые эффекты поведения частиц поблизости горизонта событий, и конкретно этот новейший подход дозволил ему создать выдающееся открытие.

Сущность открытия Хокинга заключается в том, что страшное гравитационное поле темной дыры рождает частички и античастицы. время от времени частичка и античастица падают назад в черную дыру, но вероятен вариант, когда в дыру попадает только один партнер, а иной покидает округи темной дыры при помощи туннельного эффекта. ясно, для рождения пары обязана быть затрачена энергия. Хокинг строго обосновал, что весь этот процесс должен идти за счет уменьшения массы темной дыры, ее испарения. Ну а если происходит процесс испарения, то можно сказать, что тело имеет некую температуру.

Ясно, что чем горячее дыра, тем резвее она теряет массу.

Темные дыры – совсем исключительные объекты, не похожие ни на что, известное до сего времени. Исследование физики темных дыр дозволяет расширить зания о базовых свойствах места и времени. Образно говоря, темные дыры – это дверь в новейшую, широчайшую область зания физического мира.

]]>