Конспект урока по астрономии. Конспект урока по астрономии _Сверхмассивная черная дыра в центр. Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути
 Скачать 38.47 Kb.
|
|
11 класс астрономия. Тема: Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути Цель: 1. Ознакомиться с новым материалом. 2. Ответить на вопросы к теме, используя информацию из документального фильма «Вселенная Стивена Хокинга». Ход урока: 1. Организационный момент Работаем в тетради для астрономии. 2. Актуализация Очень советую, посмотреть фильм, который найдете по ссылке https://yandex.ru/video/preview/?filmId=9005732463629235129&text=документальный+вселенная+стивена+хокингаСтивен Хокинг | Рассказ обо всем (The Universe) Найдите полтора часа времени, посмотрите фильм. Он очень интересен. Вы не пожалеете потраченного времени. Вас ждет удивительная Вселенная Стивена Хокинга. После просмотра фильма, вы сможете ответить на вопросы. Ответы на вопросы узнаете, просмотрев 20 мин видео. А дальше вам просто станет интересно, и вы досмотрите фильм. Далее пойдет речь, касающаяся новой темы. Вопросы. 1. Почему С. Х. не скучно раздумывать над Вселенной? 2. Сколько примерно звезд в отдельной взятой галактике? 3. Вид нашей галактики? 4. Кто, по мнению С.Х., понял, как красива Вселенная? 5. Кто или что было создателем атомов, из которых состоят наши ресницы? 6. Сколько еще будет существовать наша Вселенная? 7. Из чего возникли силы природы, пространство и время? 8. Сквозь какие очки мы с Земли смотрим на другие Галактики? 9. О чем говорит «красный» свет, идущий к нам от звезд? 10. Причем здесь ровная дорога и автомобиль? 11. Что сравнил С.Х. с надувающимся воздушным шариком? 12. Из чего мы (люди) состоим, по мнению С.Х.? 3. Новый материал 1. Посмотрите материал. https://resh.edu.ru/subject/lesson/4935/main/48583/ Галактика Это сайт Российской электронной школы. 2. Прочитайте текст, составьте глоссарий, слова будут выделены. Эта часть работы ПРОВЕРЯЕТСЯ. Сверхмассивная чёрная дыра — это чёрная дыра с массой 105—1011 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь. Сверхмассивные чёрные дыры — это одни из самых интересных объектов во Вселенной. Своеобразные пассионарии, у которых все силы и явления проявляются в крайней степени, вокруг которых многое вертится. Они заметно различаются по размеру. Самые крупные могут быть в миллиарды раз тяжелее нашего Солнца. В течение уже многих десятилетий считается, что в центре каждой галактики находится сверхмассивная чёрная дыра. Современные астрономы обнаружили, что есть разные виды черных дыр. Есть вращающиеся черные дыры, электрические черные дыры и вращающиеся электрические черные дыры. Тип черной дыры зависит от количества энергии, которую она выделяет при искажении пространства. Сверхмассивные чёрные дыры имеют специфические свойства, отличающие их от меньших чёрных дыр: Средняя плотность сверхмассивной чёрной дыры может быть очень мала (даже меньше плотности воздуха) Приливные силы около горизонта событий значительно слабее из-за того, что центральная сингулярность расположена так далеко от горизонта. Так гипотетический космонавт, путешествующий к центру чёрной дыры, не почувствует воздействия экстремальных приливных сил до тех пор, пока не погрузится в неё очень глубоко. Формирование сверхмассивных черных дыр Сверхмассивные чёрные дыры отличаются от черных дыр звёздных масс, собственно, огромной массой и, возможно, способом своего образования. Черная дыра звёздных масс — образуется путём коллапса массивной звезды (более 3-х масс Солнца), — способ же образования сверхмассивной черной дыры — до сих пор неизвестен. Существует несколько версий образования сверхмассивной чёрной дыры, каждая из которых пока не получила убедительных доказательств: образуются из обычных черных дыр путем наращивания массы в богатых пылью и газом регионах Вселенной. из гипотетических черных дыр средних масс. возникают напрямую из больших количеств газа и пыли. Черные дыры средних масс — обнаруживаются очень редко и кандидатов на этот вид единицы, что противоречит наблюдаемым количествам их якобы потомков сверхмассивных. В феврале 2017 года исследование выявило черные дыры промежуточных масс в центре гигантского скопления 47 Тукана. В тоже время в 2016 году поступили данные о возможном обнаружении процесса рождения сверхмассивной чёрной дыры в ранней Вселенной напрямую из гигантских облаков газа. Активность сверхмассивных чёрных дыр Большинство гигантских черных дыр ведут себя очень спокойно, ничем себя не выдавая. Малая же часть их — это феерические обжоры, которые шумно поедают материю, затягивая в свои бездонные глотки всё, что попадается им на пути. Невероятная гравитация затягивает сюда по спирали пыль и газ, и это вещество, погибая, испускает огромное количество излучения во всех частях электромагнитного спектра. Эллиптическая галактика ЛебедьА находится в 600 миллионах световых лет от нас. Это ближайшая к нам галактика, в центре которой находится активная чёрная дыра. Естественно, она вызывает повышенный интерес научного сообщества. Не так давно были опубликованы результаты исследования, в ходе которого астрономы попытались выяснить, как активные галактики вроде Лебедя А генерируют вокруг себя «торы» — похожие на пончики газопылевые образования. С помощью новейшей камеры учёным удалось впервые засечь инфракрасное излучение, испускающееся окружающим галактику тором. Эти данные впоследствии использовались, чтобы проследить за поведением магнитных полей Лебедя А. Сравнив эту информацию с той, что получена с помощью других средств наблюдения, учёные выяснили, что магнитные поля, генерируемые ядрами активных галактик, служат чем-то вроде гигантских сетей, захватывающих содержимое тора и затягивающих его в чёрную дыру, которая, видимо, таким образом и питается. До того как были получены результаты этого исследования, астрономы в качестве силы, кормящей чёрную дыру, рассматривали, по большому счёту, только её гравитацию. Теперь же мы знаем, что не последнюю роль в этом процессе играет и электромагнетизм. В ходе дальнейшего изучения Лебедя А и других галактик, как активных, так и нет, астрономы надеются понять природу взаимоотношений между чёрными дырами и магнитным полями. Параллельно, возможно, удастся понять, почему такое мизерное количество сверхмассивных чёрных дыр ведёт себя активно. Центр нашей галактики Млечный Путь - это довольно оживленное место. Как и у большинства галактик, там есть сверхмассивная чёрная дыра. Наша называется Стрелец А* . Эта чёрная дыра не только поедает всё вокруг себя, но и несёт некую пользу, так как область вокруг неё является хорошим местом для образования новых звёзд. Поскольку чёрная дыра имеет такой огромный гравитационный след, она пытается затянуть всё, что находится в пределах её досягаемости. Вся эта гравитация может притягивать огромные количества материи, которые скапливаются вокруг чёрной дыры и нагревают её. Собравшаяся материя называется аккреционным диском, и из-за трения газ и пыль нагреваются, испуская инфракрасное излучение. Центр Млечного Пути почти не показывается в видимом свете, но хорошо виден радио-, инфракрасными и рентгеновскими телескопами, которые могут многое рассказать о чёрной дыре, прячущейся в центре галактики Млечный Путь. Центр Млечного Пути находится в 26000 световых годах от Земли, а диаметр сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* составляет примерно 22 млн км. Это значит, что сама чёрная дыра умещается в пределы орбиты Меркурия. Сколько массы вмещает это относительно малое пространство? Нижний предел массы самой чёрной дыры оценивается в 40000 солнечных масс. Однако радиоизлучающий источник Стрелец А* немного больше, размером с орбиту Земли вокруг Солнца (150 млн км), и весит гораздо больше - 4 млрд солнечных масс. Несмотря на то, что Стрелец А* в центре Млечного Пути очень активная, извергающая вспышки газа от звёзд, которые поедает — она не входит в разряд самых мощных черных дыр (квазаров). Дело в том, что сама галактика имеет спиралевидную структуру, что, в свою очередь, заставляет всех ее участников находиться в постоянном и достаточно быстром движении. Таким образом, гравитационные силы, которые могли бы быть сосредоточены исключительно в квазаре, как бы рассеиваются, и от края к ядру увеличиваются равномерно. Несложно догадаться, что дела в эллиптических или, скажем, неправильных галактиках, обстоят противоположным образом. На «окраинах» пространство крайне разряженное, планеты и звезды практически не движутся. А вот в самом квазаре жизнь буквально бьет ключом. Как было отмечено выше, наш квазар тусклый, супермощным его назвать трудно, но даже сами астрономы не ожидали, что истинные результаты будут такими. Квазар Стрелец А* даже не поглощает материю, а объекты, которые находятся в ее окружении, не нагреваются. Также был подмечен интересный факт: квазар буквально утопает в газовых облаках, материя которых крайне разряжена. Возможно, в настоящее время лишь начинается эволюция сверхмассивной черной дыры нашей галактики, и через миллиарды лет она станет настоящим гигантом, который будет притягивать не только планетарные системы, но и другие, более мелкие звездные скопления. Стрелец А* - не единственный объект, который можно обнаружить в центре нашей галактики, там также находятся массивные звёздные скопления, такие как скопление Арки (Arches Cluster), скопления GC и Квинтоль (Квинтуплет, Qintuplet). Черные дыры - конечный результат деятельности звёзд, масса которых выше солнечной в пять или больше раз. После использования всех резервов ядерного горючего и прекращения реакций звезда умирает. Она взрывается и появляется сверхновая звезда (масса звезды больше солнечной в несколько раз). После чего все остатки от взрыва собираются в одну точку, концентрация которой превосходит плотность атома в 10000 раз и образуется чёрная дыра, которая, согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна (1915),влечет искривление пространства-времени. Лучи света отклоняются мощным гравитационным полем, окружающим черную дыру. Вдали от дыры лучи искривляются слабо. Если же луч проходит совсем рядом с дырой, она может захватить его на круговую орбиту или засосать в себя совсем. |