Чёрные дыры. Реферат дисциплина Физика Тема Чёрные дыры Специальность (23. 02. 01) Организация перевозок и управление на транспорте
 Скачать 2.76 Mb.
|
|
Министерство просвещения Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет» Университетский колледж РЕФЕРАТ Дисциплина Физика Тема Чёрные дыры Специальность (23.02.01) «Организация перевозок и управление на транспорте»
Екатеринбург, 2022 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Целью данного реферата является исследование в области чёрных дыр, изучение их происхождения, свойств, видов и признаков, а так же сбор интересных фактов из научных статей. Материалы реферата будут служить в качестве сборника научных фактов на тему космоса, который будет интересен широкой публике. 1 ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СВОЙСТВА Что такое чёрная дыра? Черная дыра – удивительное явление, встречающееся во Вселенной. Оно представляет большой интерес для ученых, однако в процессе его изучения они сталкиваются со многими трудностями. Тем не менее, современные технологии позволяют не только построить теории об устройстве черных дыр, но и проверить их на практике. Более того, в 2019-ом году ученым даже удалось сделать первую в мире фотографию, на которой изображен данный космический объект (А-1). Это может показаться странным, но черные дыры являются самыми простыми объектами во Вселенной в плане характеристик. У них есть лишь два параметра: скорость вращения и масса. В астрофизике считается, что они являются финальным этапом эволюции звезд. Когда жизненный цикл светила подходит к концу, оно взрывается, а его центр превращается в черную дыру. Поверхность новообразованного небесного тела называется горизонтом событий. Но нужно понимать, что у черной дыры отсутствует физическая оболочка. Под данным термином подразумевается лишь пространство на определенном расстоянии от центра, где заканчивается действие силы притяжения. Когда объект или свет пересекает горизонт событий, он уже не может выбраться из черной дыры, поскольку оказывается в сильном гравитационном поле. Почему чёрные дыры так называются Изначально данные космические объекты назывались “коллапсарами”. Однако в XX веке журналисты научных изданий начали использовать словосочетание “черная дыра”. Оно так сильно понравилось физику Джону Уиллеру (А-2), что он вывел его на уровень официального обозначения. Черные дыры получили такое название, поскольку полностью поглощают свет, из-за чего их нельзя увидеть. Разглядеть объект можно лишь в том случае, если вокруг горизонта событий находится оболочка из определенного вещества, например, газа. Также черная дыра хорошо заметна, если она впитывает вещество и энергию из расположенной рядом звезды (А-3). В противном случае обнаружить ее не удастся, поскольку она будет невидима для человеческого глаза и приборов. Хоть данные объекты и поглощают свет полностью, никак его не отражая, есть гипотеза, что они могут обладать излучением. Во время своего существования черная дыра способна испускать в пространство разные простейшие частицы, большую часть которых составляют фотоны. С физической точки зрения этот процесс напоминает испарение. На данный момент это явление не доказано, и существует лишь гипотетическая модель. Ученые называют его излучением Хокинга. Видимыми черные дыры становятся, когда сталкиваются друг с другом. От них в пространство начинают исходить заметные гравитационные волны. Устройство чёрной дыры Определяющим свойством черной дыры является ее горизонт. Это граница, преодолев которую ничто, даже свет, не сможет вернуться обратно. Если отделенная область становится отделенной навсегда, мы говорим о «горизонте событий» (А-4). Если же она только временно отделена, мы говорим о «видимом горизонте». Но это «временно» также может означать, что область будет отделенной гораздо дольше нынешнего возраста Вселенной. Если горизонт черной дыры является временным, но долгоживущим, разница между первым и вторым расплывается. (А-5) 1.4. Как появляются черные дыры? Появление черных дыр напрямую зависит от их массы. По этому параметру они разделяются на две категории: околосолнечные – их вес равен нескольким Солнцам, и массивные – у них данный параметр в миллионы раз больше. Исследования показывают, что околосолнечные черные дыры имеют большой возраст и скорее всего, появились на ранних этапах формирования Вселенной. Они образовались в результате сжатия звезд, размеры которых в 25-70 раз превышают габариты Солнца. Когда светило прекращало уменьшаться, оно взрывалось, а его центр превращался в черную дыру. Массивные объекты в большинстве случаев образуются из гигантских газовых облаков. Массы последних как раз хватает, чтобы сформировалась черная дыра больших размеров, которая весит в миллионы раз больше Солнца. На территории Млечного Пути существует одна из таких под названием Стрелец А*(А-6). Она находится в 26 тысячах световых лет от Солнечной системы. Эта черная дыра появилась примерно в то же время, что и галактика. Основным материалом для нее послужило газовое облако, которое сжалось до малых размеров. Также есть версия, что черная дыра в Млечном Пути появилась после взрыва звезды гигантских размеров. На протяжении своего существования оба вида объектов притягивают из пространства вещества, которые пересекают их горизонт событий. Из-за этого габариты черной дыры постепенно увеличиваются. Более того, если поглощение происходит лишь с одной стороны, она начинает вращаться в определенную сторону. 1.5. Какой формы черная дыра? Все черные дыры вращаются вокруг своей оси. И от скорости напрямую зависит их внешний вид. Если движение происходит медленно, то форма объекта будет сферической. Но когда черная дыра вращается с большой скоростью, ее полюса сплющиваются, из-за чего она становится овальной. На данный момент современных технологий хватает на то, чтобы определить форму объекта. Но ученым до сих пор не удается узнать, что находится в центре черной дыры. Известно, что там не действуют физические законы, а кривизна пространства стремится к бесконечности. Пока самым распространенным мнением считается, что внутри черной дыры находится сингулярность. (А-7) 2 ВИДЫ ЧЁРНЫХ ДЫР 2.1 Черные дыры звездных масс Этот вид черных дыр появляется после выгорания топлива в звезде. Когда термоядерная реакция внутри светила прекращается, оно начинает остывать и сжиматься из-за сильной гравитации. Если на определенном этапе процесс остановится, то объект превратится в нейтронную звезду. Но если он продолжится, то в конечном итоге из-за гравитационного коллапса светило станет черной дырой. (Б-1) 2.2 Сверхмассивные черные дыры Представители данного класса обладают гигантскими размерами и большой массой. Не так давно американские ученые доказали, что данные объекты обладают гораздо большим весом, чем считалось ранее. Например, по предварительным оценкам, масса черной дыры, расположенной в центре галактики М87, равнялась трем миллиардам солнечных масс. Но более детальные исследования показали, что этот параметр значительно выше. Для того чтобы черная дыра способствовала вращению звезд в галактике, она должна весить 6,5 млрд. солнечных масс. Сверхмассивные черные дыры могут появляться как из звезд, так и из газовых облаков. При этом они поглощают большое количество материала из пространства, продолжая наращивать вес и габариты. (Б-2) 2.3 Первичные черные дыры Существование первичных черных дыр во Вселенной пока не доказано. Считается, что если на ранних этапах формирования космоса в гравитационных полях возникали колебания и появлялись сильные отклонения в их однородности, это могло способствовать образованию подобных объектов. Если первичные черные дыры существуют, то они обладают небольшой массой, которая может быть даже меньше, чем у Солнца. (Б-3) 2.4 Квантовые чёрные дыры Квантовые черные дыры должны образовываться в результате ядерных реакций, в которых задействовано большое количество энергии. Однако на данный момент человечество не способно преодолеть данный порог, поэтому этот тип объектов имеет лишь теоретическое существование. (Б-4) 2.5 Количество чёрных дыр в нашей галактике На территории Млечного Пути обнаружено в районе десяти черных дыр, за которыми регулярно ведется наблюдение. Однако внутри галактики могут существовать миллионы подобных небесных тел, причем среди них будут встречаться как небольшие, так и сверхмассивные. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Подводя итог можно сказать, что мы в результате исследования чёрных дыр выяснили их характеристики, свойства, виды и строение. По нашей оценке мы справились с работой и выполнили все задачи, которые нам были поставлены. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ: Сайт «kipmu.ru» [Космос] Режим доступа: https://kipmu.ru/chernaya-dyra/ Сайт «hi-news.ru» [Наука] Режим доступа:https://hi-news.ru/science/10-faktov-o-chernyx-dyrax-kotorye-dolzhen-znat-kazhdyj.html Сайт «dzen.ru» [Астрономия] Режим доступа: https://dzen.ru/media/auriel_astro/pervoe-foto-chernoi-dyry-v-istorii-chelovechestva-kak-eto-bylo-601061bfa3e47e7ee88bc49f Сайт «iplanets.ru» [Вселенная] Режим доступа: https://iplanets.ru/fotot-chernoy-dyry Сайт «elementy.ru» [Природа] Режим допуска: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435056/Dzhon_Uiler_cmelyy_konservatizm_v_nauke ПРИЛОЖЕНИЕ А  Рисунок А.1 – Первая фотография чёрной дыры [гл.1ст.4]  Рисунок А.2 – Джон Уилер Американский физик [гл.1ст.5]  Рисунок А.3 – Черная дыра хорошо видимая на фоне звёзд [гл.1ст.5]  Рисунок А.4 – Черная дыра с четко выраженным горизонтом событий [гл.1ст.6]  Рисунок А.5- Схматичное изображение устройства черной дыры [гл.1ст.6]  Рисунок А.6- Чёрная дыра “Стрелец А*” [гл.1ст.6]  Рисунок А.7- Сингулярность внутри чёрных дыр [гл.1ст.7] ПРИЛОЖЕНИЕ Б  Рисунок Б.1- Черные дыры звездных масс [гл.2ст.8]  Рисунок Б.2- Сверхмассивные черные дыры [гл.2ст.8]  Рисунок Б.3- Первичные чёрные дыры [гл.2ст.9]  Рисунок Б.4- Квантовые чёрные дыры [гл.2ст.9] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||