Transcript Co to jest czarna dziura?

Co to jest czarna dziura?
Jest tworem grawitacji, której
podlegają zarówno cząstki o małych, jak i
o dużych masach, a nawet światło.
Największe i najjaśniejsze ciała mogą
być niewidoczne, ponieważ przyciąganie
jasnej gwiazdy o tej samej gęstości co
Ziemia i średnicy 250 razy większej od
Słońca.
Jak powstaje ?
Według teorii Alberta Einsteina, w silnym
polu grawitacyjnym czas płynie wolniej niż
w słabym. W polu tym wszystkie procesy
ulegają spowolnieniu (dylatacja czasu) z
punktu widzenia obserwatora, a silne pola
grawitacyjne powodują zmianę
geometrycznych własności przestrzeni.
Czas i przestrzeń tworzą zakrzywiającą się
czterowymiarową "czasoprzestrzeń". Siła
grawitacji na powierzchni gwiazdy osiąga
nieskończoną wartość, a kiedy rozmiary
ciała zbliżają się do promienia
grawitacyjnego, grawitacja zmierza do
nieskończoności. W tej sytuacji nie może
zostać zrównoważona przez skończone
ciśnienie i ciało nieuchronnie musi się
zapaść do środka, co prowadzi do
powstania czarnej dziury.
Jasna czarna dziura
Czarna dziura na czarnym niebie jest bardzo trudna do zaobserwowania. Wiele
czarnych dziur jest jednak materią, która na nie „spada”. Materia ta tworzy dysk,
a zbliżając się do czarnej dziury, przyspiesza i poprzez zderzenia rozgrzewa się
coraz bardziej, tak, że zamienia znaczny procent swojej masy na energie, która
rozchodzi się jako promieniowanie w szerokim zakresie (od promieni gamma i
promieni rentgenowskich po fale radiowe) oraz w postaci
wysokoenergetycznych cząstek skupionych w tzw. Dżety. Stąd czarne dziury
należą faktycznie do najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie.
Jak zlokalizować czarną dziurę ?
Należy wykazać, że masa niewidocznego składnika przekracza wartość krytyczną. Jeśli tak
jest i wynosi ona np. 5 mas Słońca, może to być tylko czarna dziura. Metoda ta nie jest
jednak skuteczna. W trakcie ewolucji gaz przepływa z początkowo masywniejszego
składnika do mniej masywnego, w efekcie czego widoczna gwiazda ma ostatecznie większą
masę od nowo powstałej czarnej dziury.
Jak długo „żyją” czarne dziury ?
Czarne dziury nie są wieczne, gdyż
mogą one wyparowywać w wyniku
procesów kwantowych zachodzących w
silnych polach grawitacyjnych. Po
skurczeniu się naładowanego elektrycznie
ciała i powstaniu czarnej dziury pole
elektryczne ulega takiemu wzmocnieniu,
że zaczynają powstawać pary elektron pozyton. Kreacja par przez pole
elektryczne jest możliwa również bez
udziału czarnej dziury. W takim wypadku
pole musi jednak zostać wzmocnione.
Teoria Hawkinga
W 1974 roku Stephen Hawking udowodnił, że istnieje
proces kwantowy, dzięki któremu czarna dziura
ze swoim polem grawitacyjnym może stwarzać
cząstki, co prowadzi do zmniejszenia jej
masy i rozmiarów. Kiedy powstaje czarna dziura,
wszystkie procesy na powierzchni zapadającej
się gwiazdy ulegają spowolnieniu. Pole grawitacyjne
staje się wszędzie stałe. Nie może ono stwarzać cząstek, więc podczas
formowania się czarnej dziury zmienne pole produkuje pewną liczbę cząstek, ale
ich strumień gwałtownie maleje. Kiedy promień powierzchni gwiazdy zbliży się do
promienia grawitacyjnego, powinny ustać wszystkie procesy. Hawking wykazał, że
takie rozumowanie jest błędne. Według niego strumień powstających cząstek nie
zaniknie, lecz będzie utrzymywał stałą wartość nawet po powstaniu czarnej dziury.
Wewnątrz czarnej dziury pole wcale nie ulega zamrożeniu.
PROJEKT: JOANNA FROSIK Z GRUPY NR 2.