|
|
Астрономия. Квазвры. Чёрные дыры
Черные дыры
Пульсары
Квазары
Чёрные дыры - Чёрная дыра – это некая таинственная область в космосе, способная безвозвратно поглощать материю и свет. Гравитационная сила внутри черной дыры настолько велика, что даже световые лучи не в состоянии выбраться из этой ловушки. Дыра искривляет пространство и, возможно, искажает течение времени.
Важнейшее свойство черной дыры — что бы в нее ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающее собственного кажется абсолютно черным. Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние — это расстояние называется радиусом Шварцшильда, — он уже никогда не сможет вернуться назад. Внутри радиуса теория предсказывает явления еще более странные: всё вещество черной дыры собирается в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре — математики называют такой объект сингулярным возмущением. При бесконечной плотности любая конечная масса материи, математически говоря, занимает нулевой пространственный объем. - Важнейшее свойство черной дыры — что бы в нее ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающее собственного кажется абсолютно черным. Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние — это расстояние называется радиусом Шварцшильда, — он уже никогда не сможет вернуться назад. Внутри радиуса теория предсказывает явления еще более странные: всё вещество черной дыры собирается в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре — математики называют такой объект сингулярным возмущением. При бесконечной плотности любая конечная масса материи, математически говоря, занимает нулевой пространственный объем.
- Многие ученые и по сей день отрицают существование такого феномена, как черная дыра. Исследователям достоверно известно лишь то, что можно встретить плотные и массивные объекты, которые могут быть интерпретированы, как черные дыры. Словом, вопрос о существовании черных дыр остается открытым.
- По мнению некоторых астрофизиков, черная дыра может образоваться на том месте, где произошел взрыв большой звезды. При этом масса вещества, оставшегося после мощного взрыва, начинает сжиматься в чрезвычайно плотное тело, кубический сантиметр которого будет весить несколько десятков тонн. Возникает гравитационный коллапс, способный поглощать материю.
- Наиболее надёжными считаются свидетельства о существовании сверхмассивных чёрных дыр в центральных областях галактик. Сегодня разрешающая способность телескопов недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры (помимо чёрной дыры в центре нашей Галактики, которая наблюдается методами радио интерферометрии со сверхдлинной базой на пределе их разрешающей способности). Поэтому в идентификации центральных объектов галактик как чёрных дыр есть определённая степень допущения (кроме центра нашей Галактики). Считается, что установленный верхний предел размеров этих объектов недостаточен, чтобы рассматривать их как скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд или даже чёрных дыр обычной массы.
- В центре нашего Млечного Пути и других галактик располагается невероятно массивная черная дыра в миллионы раз тяжелее Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры (такое название они получили) были обнаружены по наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик. Газы, судя по наблюдениям, вращаются на близком удалении от сверхмассивного объекта, и простые расчеты с использованием законов механики Ньютона показывают, что объект, притягивающий их, при мизерном диаметре обладает чудовищной массой. Так закрутить межзвездный газ в центре галактики может только черная дыра. Фактически астрофизики нашли уже десятки таких массивных черных дыр в центрах соседних с нашей галактик, и сильно подозревают, что центр любой галактики — суть черная дыра.
Первичные чёрные дыры - Первичные чёрные дыры в настоящее время носят статус гипотезы. Если в начальные моменты жизни Вселенной существовали достаточной величины отклонения от однородности гравитационного поля и плотности материи, то из них путём коллапса могли образовываться чёрные дыры. При этом их масса не ограничена снизу, как при звёздном коллапсе — их масса, вероятно, могла бы быть достаточно малой. Обнаружение первичных чёрных дыр представляет особенный интерес в связи с возможностями изучения явления испарения чёрных дыр.
Квантовые чёрные дыры - Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые микроскопические чёрные дыры, так называемые квантовые чёрные дыры. минимальная чёрная дыра — планковская чёрная дыра. Её масса — порядка 10− 5 г, радиус — 10−35 м. Комптоновская длина волны планковской чёрной дыры по порядку величины равна её гравитационному радиусу.
Подводя итоги: - Черные дыры не втягивают в себя материю
- Существования черных дыр было предсказано Карлом Шварцшильдом
- Черные дыры могут порождать новые вселенные
- Черные дыры могут превратить вас (и все, что угодно) в спагетти
- Черные дыры испаряются со временем
- Черные дыры замедляют время вблизи себя
- Черные дыры являются самыми совершенными энергетическими установками
- Черные дыры искривляют пространство рядом с собой
- Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной
- Теоретически, любой объект может стать черной дырой
Пульсары - Пульсар — космический источник радио-оптического, рентгеновского и гамма излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звёзды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что вызывает модуляцию приходящего на Землю излучения.
Астрофизики пришли к общему мнению, что радиопульсар представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара. Большинство астрономов уверены в том, что пульсары - это крохотные нейтронные звезды с диаметром в несколько километров, вращающиеся с периодами в доли секунды. Их даже называют иногда «звездными волчками». Из-за магнитного поля излучение пульсара похоже на луч прожектора: когда из-за вращения нейтронной звезды луч попадает на антенну радиотелескопа, видны всплески излучения. Сигналы пульсаров на разных радиочастотах распространяются в межзвездной плазме с разной скоростью. По взаимному запаздыванию сигналов определяют расстояние до пульсара, определяют их расположение в Галактике. Распределение пульсаров приблизительно соответствует распределению остатков сверхновых звезд. - Астрофизики пришли к общему мнению, что радиопульсар представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара. Большинство астрономов уверены в том, что пульсары - это крохотные нейтронные звезды с диаметром в несколько километров, вращающиеся с периодами в доли секунды. Их даже называют иногда «звездными волчками». Из-за магнитного поля излучение пульсара похоже на луч прожектора: когда из-за вращения нейтронной звезды луч попадает на антенну радиотелескопа, видны всплески излучения. Сигналы пульсаров на разных радиочастотах распространяются в межзвездной плазме с разной скоростью. По взаимному запаздыванию сигналов определяют расстояние до пульсара, определяют их расположение в Галактике. Распределение пульсаров приблизительно соответствует распределению остатков сверхновых звезд.
Открытие пульсаров - Это произошло в 1967 г. Английский радиоастроном Э. Хьюиш и его сотрудники обнаружили идущие как бы из пустого места в космосе короткие радиоимпульсы, повторяющиеся стабильно с периодом не менее секунды. Сначала результаты наблюдений за этим явлением хранились в тайне, т.к. можно было предположить, что эти импульсы радиоизлучения имеют искусственное Но источника излучения, совершающего орбитальное движение, обнаружено не было, зато группа Хьюиша нашла еще 3 источника подобных сигналов. Таким образом, надежда на сигналы внеземной цивилизации исчезла, и в феврале 1968 г. в появилось сообщение об открытии быстропеременных внеземных радиоисточников неизвестной природы с высокостабильной частотой.
Рентгеновские пульсары - Рентгеновские пульсары – это тесные двойные системы, в которых одна из звезд является нейтронной, а другая – яркой звездой-гигантом. Нейтронные звезды — это звезды с очень малыми размерами (20-30 км в диаметре) и чрезвычайно высокими плотностями, превышающими плотность атомного ядра. Астрономы считают, что нейтронные звёзды появляются в результате взрывов сверхновых. При взрыве сверхновой происходит стремительный коллапс ядра нормальной звезды, которое затем и превращается в нейтронную звезду. Во время сжатия в силу закона сохранения момента импульса, а также сохранения магнитного потока происходит резкое увеличение скорости вращения и магнитного поля звезды. Для рентгеновского пульсара важны два признака: быстрая скорость вращения и чрезвычайно высокие магнитные поля. Материя, ударяясь о твердую поверхность нейтронной звезды, сильно разогревается и начинает излучать в рентгене.
Строение - Нейтронные звезды имеют жидкое ядро и твердую кору толщиной ок. 1 км. Поэтому по структуре пульсары больше напоминают планеты, чем звезды. Быстрое вращение приводит к некоторой сплюснутости пульсара. Излучение уносит энергию и момент импульса, что вызывает торможение вращения. Однако твердая кора не позволяет пульсару постепенно становиться сферическим. По мере замедления вращения в коре накапливаются напряжения и наконец она ломается: звезда скачкообразно становится чуть более сферической, ее экваториальный радиус уменьшается (всего на 0,01 мм), а скорость вращения (в результате сохранения момента) немного возрастает. Затем вновь следует постепенное замедление вращения и новое «звездотрясение», приводящее к скачку скорости вращения. Так, изучая изменения периодов пульсаров, удается многое узнать о физике твердой коры нейтронных звезд. В ней происходят тектонические процессы, как в коре планет, и, возможно, образуются свои микроскопические горы.
Гамма-пульсары - Гамма-пульсары относятся к числу самых мощных космических источников гамма-излучения. Астрофизики очень хотят выяснить, каким образом эти нейтронные звезды ухитряются так сильно светить в гамма-диапазоне. До запуска телескопа Ферми было известно лишь около десятка гамма-пульсаров, в то время как общее число пульсаров составило примерно 1800. Теперь новая обсерватория стала открывать гамма-пульсары десятками. Ученые надеются, что ее работа даст множество ценных сведений, которые помогут лучше понять природу гамма-пульсаров и других космических генераторов гамма-квантов.
Подводя итоги: - Пульсары – это нейтронные звезды
- Как и у Земли, магнитная ось нейтронной звезды наклонена к ее оси вращения.
- Излучение пульсаров носит нетепловой характер
- В настоящее время открыто более 1300 пульсаров в радиодиапазоне
- Миллисекундные пульсары оказались не самыми молодыми, а самыми старыми.
Квазары - Квазар — мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от звёзд.
Открытие Квазаров - История квазаров началась с проводимой радиообсерваторией «Джорделл Бэнк» программы измерений видимых угловых размеров радиоисточников.Первый квазар, 3C 48, был обнаружен в конце 1950-х Аланом Сендиджем и Томасом Метьюзом во время радиообзора неба. В 1963 году было известно уже 5 квазаров. В том же году голландский астроном Мартин Шмидт доказал, что линии в спектрах квазаров сильно смещены в красную сторону. Принимая, что это красное смещение вызвано эффектом космологического красного смещения, возникшего в результате удаления квазаров, расстояние до них определили по закону Хаббла.
- По одной из теорий, квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество. В последнее время принято полагать, что источником излучения является аккреционный диск сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре галактики, и, следовательно, красное смещение квазаров больше космологического на величину гравитационного смещения, предсказанного А. Эйнштейном в общей теории относительности. Квазары сравнивают с маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний, по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества на луче зрения: сильные спектральные линии поглощения водорода разворачиваются в лес линий по красному смещению поглощающих облаков.
Лучшее на сегодняшний день изображение квазара. На снимке «Хаббла» — объект 3C 273 в созвездии Девы. Фото: ESA/Hubble & NASA - Сегодня астрономы сходятся во мнении, что в центре квазара находится сверхмассивная черная дыра, всасывающая в себя вещество — звезды, газ и пыль. Падая на черную дыру, материя формирует огромный диск, в котором разогревается от трения и действия приливных сил до гигантских температур. Именно свечение этих дисков и наблюдают астрономы в разных диапазонах спектра — от радио- до рентгеновского и даже гамма.
Вариации блеска - Многие квазары меняют свою светимость в коротких промежутках времени. Это является, по-видимому, одним из фундаментальных свойств квазаров (кратчайшая вариация с периодом t ≈ 1 ч, максимальные изменения блеска — в 25 раз). Поскольку размеры переменного по блеску объекта не могут превышать сt (с — скорость света).
Наши мнения о презентации - Мы выбрали номинацию «Тайны бескрайней Вселенной», потому что она, на наш взгляд, является одной из самых актуальных и интересных тем в мире астрономии. И вот на протяжении нескольких веков, астрономы изучают тайны космоса, но и по сей день, она хранит в себе много загадок и тайн. И факт, что мир космоса для нас, как и для большинства людей, остается непознанным и таинственным, но в то же время чрезвычайно интересным, подтолкнул нас обратить внимание именно на эту номинацию
Источники - http://www.qwrt.ru/news/2675
- http://rusnauka.narod.ru/lib/phisic/blackwhole/Novik/blackn.htm
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Сэндидж,_Аллан_Рекс
- http://elementy.ru/trefil/21069
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Квазар
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Пульсар
- http://ency.info/earth/glubini-vselennoy/60-pulsari
- http://altsoch.narod.ru/astronomia/A37.html
- http://uchebnikionline.com/
- http://astronom.pp.ua/
- http://montirey.org/
|
|
|
Скачать 4.72 Mb.