Černé díryOndřej SzönyiHistorie a teorie
Obsah přednášky• Historie a vědci• Černé díry - vznik - vlastnosti - zánik - vypařování - druhy• Použitá literatura a materiály
„Černé díry jsou jedním z nemnoha případů v historii vědy, kdy byla teorie rozvinutado velkých detailů dřív, než pozorování alespoň náznakem potvrdila správnost
předpokladů.“
Sir Isaac Newton☼ 4.1.1643 †31.3.1727
Karl Schwarzschild☼ 9.9.1873 †11.5.1916
Subrahmanyan Chandrasekhar☼ 19.10.1910 †21.8.1995
Historie a vědci ..
Stephen William Hawking☼ 8.1.1942
Roger Penrose☼ 8.8.1931
Historie a vědci ..
Černé díry - vznik• Spjat se zánikem hvězdy.
• Těleso již není schopno vzdorovat přitažlivosti vlastní gravitace, jež se ho snaží zmenšit. • Jak se hvězda smršťuje, gravitační pole na jejím povrchu sílí a úniková rychlost roste.
• Hranice černé díry se nazývá horizont událostí.
Horizont událostí
• Plocha horizontu událostí vždy vzrůstá, pokud do černé díry padá nějaká dodatečná hmota.
• Horizont událostí se nikdy nezmenšuje.
Černé díry - vlastnosti
• Chování světla
• Gravitační vír a jeho účinky
• Čas
Chování světla
Gravitační pole - svou aktivitou zakřivuje světelné paprsky - nutí měnit frekvenci světelných vln.
Jev nazývaný gravitační čočka.
Gravitační vír a jeho účinky
Ergosféra – prostor mezi Schwarzschildovým poloměrem a statickou mezí.Schwarszchildův (gravitační) poloměr /horizont událostí/ - oblast, kde se úniková rychlost z černé díry rovná rychlosti světla.
G…Newtonova gravitační konstantaM…hmotnost hvězdyc.....rychlost světla ve vakuu
Čas
Vzpomeňme, že už ve speciální teorii relativity ……má jeden a týž proces různé trvání z hlediska různých pozorovatelů.
Čas
Časový průběh pohybu povrchu hvězdy, která se hroutí a vytváří černou díru, jak jej sleduje pozorovatel na povrchu a na vzdálené planetě obíhající hvězdu.
Zánik - vypařování• 1974 – tento kvantový děj popsal Stephen William Hawking
• částice a antičástice - vznikají na velmi krátký okamžik. Pokud na ně nepůsobí vnější pole, ihned zanikají.
• černá díra hvězdné hmotnosti se podle výpočtu zcela odpaří za 1066 let.
• Zmenšováním se ztrácí hmotnost černé díry, její teplota narůstá a rychlost vypařování také. S poklesem hmotnosti na 1000 tun, , teplota jejího záření vzroste na obrovskou hodnotu 1017 kelvinů. Následuje výbuch.
Druhy černých děr
Černá díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a nábojiČerná díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a náboji
Černá díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a náboji
• Podle atribut :1. Schwarzschildovy černé díry: Mají nenulovou hmotnost, nulový moment
hybnosti a elektrický náboj. Každý zkolabovaný sféricky symetrický objekt se stane Schwarzschildovou černou dírou.
2. Kerrovy černé díry: Mají nenulovou hmotnost a moment hybnosti. Jde o výsledek kolapsu rotujících objektů, typickým jevem je existence ergosféry - oblasti mezi statickou mezí a Schwarzschildovým poloměrem.
3. Reisnerovy-Nordstromovy černé díry: Nejobecnější možná teoretická forma černé díry s nenulovým nábojem. V přírodě se pravděpodobně nevyskytuje.
• Podle velikosti1. Prvotní (primordiální) černé díry: Tyto černé díry by měly mít nepatrné
rozměry elementárních částic a mohly vznikat v ranných fázích vývoje Vesmíru. Jestliže existují, měly by díky Hawkingovu vypařování intenzivně zářit. Pozorované množství γ záření ve Vesmíru znamená, že primordiálních děr nemůže být více než 300 v krychlovém světelném roku. Pozorovat takový objekt by bylo možné jen v naší bezprostřední blízkosti (Sluneční soustavě).
2. Hvězdné černé díry: Tyto černé díry vznikly jako závěrečné fáze hvězdného vývoje a jejich hmotnosti jsou několikanásobkem hmotnosti Slunce. Objekty tohoto typu se v naší Galaxii pozorují.
3. Galaktické černé díry: Černé díry s hmotností srovnatelnou s hmotností galaxií nebo jejich jader. Tvoří jádra některých aktivních galaxií, pravděpodobně i naší vlastní Galaxie a jádra kvasarů. Pozorována je řada objektů tohoto typu.
Druhy černých děr
Eliptická galaxie NGC 4261 (HST 4.12.1995) (pravděpodobně obří černá díra).
Černá díra v centru galaxie M87
ROSAT LMC X-1: Vážný kandidát na černou díru ve Velkém Magellanově mračnu.
Použitá literatura a materiály:Igor Dmitrijevič Novikov – Černé díry a vesmír
Stephen William Hawking – Stručná historie času
Jiří Grygar – Sejdeme se v nekonečnu
http://aldebaran.cz
http://www.mikmik.cz/other/fifth
http://casa.colorado.edu/
http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk
http://www.aldebaran.cz/applets/as_holes/start.html