Prezentácia sa nahráva. Prosím počkajte

Prezentácia sa nahráva. Prosím počkajte

Čierne diery vo vesmíre

Podobné prezentácie


Prezentácia na tému: "Čierne diery vo vesmíre"— Prepis prezentácie:

1 Čierne diery vo vesmíre
Michal Michalčík Tomáš Rakyta Čierne diery vo vesmíre

2 Obsah Úvod História Všeobecná charakteristika Pozorovanie Záver
Fotky vedcov Všeobecná charakteristika Čo je to čierna diera Horizont udalostí Všeobecná teória relativity Gravitačná singularita Nešťastné pomenovanie Pozorovanie Záver Zoznam požitej literatúry Prílohy

3 1.Úvod Vesmír, chladný , tajomný a nepreskúmaný. Už od začiatku vekov naň ľudia hľadeli z úctou, postupom času sa ho snažili spoznávať. S časom prichádzali aj vedomosti. Stále v ňom však ostáva plno záhad a jednou z takýchto záhad sú aj čierne diery . V našom projekte by sme sa chceli zamerať hlavne na to ako ľudia začali objavovať a skúmať čierne diery ale aj to ako vznikajú či zanikajú. A čo teda sú čierne diery

4 2. História Predstavu telesa takého masívneho, že z neho dokonca ani svetlo nedokáže uniknúť, navrhol anglický geológ John Michell v roku 1783 v práci zaslanej do Kráľovskej spoločnosti. V tom čase boli Newtonovská teória gravitácie a pojem únikovej rýchlosti už dobre známe. Michell vypočítal, že teleso, ktorého polomer je 500-krát väčší ako polomer Slnka a zároveň má rovnakú hustotu, by malo na povrchu únikovú rýchlosť rovnú rýchlosti svetla, a preto by bolo neviditeľné.

5 Stephen Hawking Záujem o čierne diery znovu vzplanul v roku 1967 s pokrokom v oblasti teórie a pokusov. Stephen Hawking dokázal, že čierne diery sú všeobecnou vlastnosťou Einsteinovej teórie gravitácie a nie je možné sa im vyhnúť pri kolabovaní niektorých objektov. Záujem sa v astronomickej komunite obnovil s objavom pulzarov. Krátko nato teoretický fyzik John Wheeler zaviedol výraz „čierna diera“. Dovtedy bol príležitostne použitý termín čierna hviezda. Termín sa objavil v prvých častiach seriálu Star Trek a príležitostne sa používal po roku 1967, najmä preto, že niektorí ľudia považovali termín „čierna diera“ za obscénny po preložení napríklad do francúzštiny alebo ruštiny.

6 3. Všeobecná charakteristika
Čierna diera alebo kolapsar je koncentráciou hmoty s takou veľkosťou, že jej gravitačná sila zabraňuje úniku akýchkoľvek častíc s výnimkou efektu nazývaného kvantové tunelovanie. Gravitačné pole je také silné, že úniková rýchlosť z blízkych bodov presahuje rýchlosť svetla. Z toho vyplýva, že nič, dokonca ani svetlo, nemôže uniknúť jej gravitácii, preto slovo „čierna“. Pojem „čierna diera“ sa stal zaužívaným, aj keď teória nespomína žiadnu dieru v normálnom slova zmysle, ale oblasť vesmíru, z ktorej nič neunikne. Existenciu čiernych dier predpokladá všeobecná relativita. Podľa klasickej všeobecnej relativity, žiadna hmota ani informácia nemôže prúdiť z vnútra čiernej diery k vonkajšiemu pozorovateľovi. Napríklad nie je možné dostať von žiadnu z jej častí, ani odrazené svetlo od zdroja podobného fotografickému blesku, alebo získať akúkoľvek informáciu o látke, ktorá vstúpila do čiernej diery. Kvantovo mechanické efekty však dovoľujú látke energiu vyžarovať z čiernych dier, aj keď sa predpokladá, že žiarenie nezávisí na tom, čo do čiernej diery padlo v minulosti. Existencia čiernych dier vo vesmíre je dobre podložená astronomickými pozorovaniami, hlavne zo štúdia supernov a röntgenového žiarenia z aktívneho galaktického jadra.

7 3.1 Čo je to Čierna diera? Čierne diery nevidíme, pretože svetlo z nich neuniká. Ako teda vieme, že naozaj existujú? Pretože vidíme, ako pôsobia na hmotu v okolí: na gigantické oblaky plynu a hviezdy. Gravitačný rukopis čiernej diery si nemôžeme pomýliť s nijakým iným telesom. Astronómom sa pomocou Hubblovho teleskopu a ďalších výkonných prístrojov podarilo počas uplynulých dvadsiatich rokov identifikovať veľké množstvo čiernych dier, pričom ich počet z roka na rok narastá. Niektoré z nich vznikli po kolapse masívnych hviezd, ktoré mali prinajmenšom 8-násobnú hmotnosť Slnka. Väčšina však vznikla už krátko po Big Bangu, po kolapse gigantických oblakov plynu. Okolo týchto čiernych dier sa začali formovať galaxie. V roku 1997 astronómovia na základe napozorovaných údajov dospeli k záveru, že supermasívne čierne diery tvoria jadro väčšiny z miliárd galaxií.    Teória sa potvrdila: v posledných rokoch boli objavené supermasívne čierne diery v mnohých galaxiách. Sú to s odstupom najhmotnejšie telesá vo vesmíre, niekoľkomilión – až niekoľkomiliárdkrát väčšie ako naše Slnko. Čierne diery, ktoré vznikli po kolapse masívnych hviezd, majú hmotnosť 3–50-krát väčšiu ako Slnko. Steven Hawking navrhol aj tretí, doteraz neobjavený typ čiernej diery. Tieto primordiálne či mini čierne diery sa teoreticky mohli sformovať na začiatku času, keď sa z big bangu zrodil vesmír plný malých, ale superkomprimovaných balíkov hmoty. Slovo malý je relatívne: miničierne diery mali podľa Hawkinga hmotnosť od 1 gramu až po hmotnosť veľkej planéty.    Vedci začali skutočnú podstatu čiernych dier chápať až po roku Čierne diery sa stali, aj vďaka astrofyzikom, obľúbenou témou literatúry sci-fi, prostredníctvom ktorej si verejnosť osvojila viaceré skreslené predstavy. Mnohí ľudia si myslia, že nenásytné čierne diery pohltia časom všetku hmotu vesmíru a jedného dňa deštruujú a vcucnú aj našu Zem. Početné filmy a televízne seriály imputovali do vedomia divákov sugestívne obrazy čiernych dier ako prázdneho priestoru či „dier vo vesmíre“.

8 3.2 Horizont udalostí Horizont udalostí je plocha v priestoročase, ktorá pre daného pozorovateľa vymedzuje oblasť, z ktorej ho nemôže dosiahnuť žiadne elektromagnetické žiarenie (svetlo). Typickým príkladom horizontu udalostí je hranica čiernej diery – úniková rýchlosť sa na nej rovná rýchlosti svetla, takže táto oblasť je najskoršia hranica, odkiaľ môže svetlo uniknúť. Ináč povedané, pod horizontom všetky časupodobné a svetelné svetočiary zostávajú v čiernej diere (eventuálne smerujú do singularity) a nemôžu ovplyvniť pozorovateľa mimo čiernej diery. Horizont udalostí pre vonkajšieho pozorovateľa skutočne funguje ako horizont. Vidí objekty padajúce smerom k horizontu sa k nemu približovať, ale (v jeho vlastnom čase) ho nikdy nedosiahnu. Podľa jeho pozorovaní objekty padajú pomalšie a pomalšie smerok k horizontu a počas toho pádu sa červený posuv zväčšuje za všetky hranice až do nekonečna. Taktiež pozorovateľom meraná intenzita žiarenia padajúceho objektu sa rýchlo približuje k nule. V konečnom čase vonkajší pozorovateľ zaznamená posledný fotón z padajúceho objektu, nikdy však neuvidí padajúci objekt prechádzať cez horizont.

9 3.3 Všeobecná teória relativity
Všeobecná teória relativity je teória o priestore, čase a gravitácii, ktorú sformuloval Albert Einstein v rokoch 1911 až 1916 (zverejnená bola v roku 1916). Opisuje vzájomné pôsobenie (interakciu) priestoru a času na jednej strane a hmoty (vrátane polí) na strane druhej. Jej hlavná výpoveď je, že gravitácia vlastne nie je nič iné ako geometrický jav v zakrivenom štvorrozmernom časopriestore, presnejšie: Hmotné telesá sú zdrojom gravitačného poľa, ktoré určuje metriku (vlastnosti) časoprietoru v danej oblasti, ktorá zas naopak spätne ovplyvňuje stav a pohyb telies v danej oblasti. Niektoré vlastnosti: Teória aplikuje princíp relativity na oblasti, v ktorých má rozhodujúcu úlohu gravitácia. Jej základom je princíp ekvivalencie. Všeobecná teória relativity je rozšírením špeciálnej teórie relativity a pre dostatočne malé oblasti časopriestoru sa s ňou stáva identickou. V porovnaní so špeciálnou teóriou relativity je pre laika oveľa ťažšie zrozumiteľná, existuje však pre ňu dostatočné množstvo experimentálnych dôkazov.

10 3.4 Nešťastné pomenovanie
Problémy čiernej diery sa začínajú už s ich menom. Po prvé: čierne diery nemusia byť ani čierne, a už vôbec nie diery. Prídavné meno „čierny“ sugeruje absolútnu neprítomnosť farby, lenže v prípade čiernej diery to znamená absenciu vyžarovaného svetla či iných emisií. Veľké čierne diery sú v tomto zmysle naozaj veľmi čierne. Menšie čierne diery však energiu vyžarovať môžu. Hawking už v roku 1974 navrhol mechanizmus, pomocou ktorého by čierne diery mohli transformovať svoju hmotu na žiarenie a častice, ktoré by dokázali uniknúť z čiernej pasce. Takéto čierne diery by už neboli celkom čierne.    Hawkingov proces „vyparovania“ čiernych dier funguje takto: vo vesmíre sa odjakživa a na každom mieste spontánne tvoria páry častíc. Tieto častice sa navzájom po uplynutí 10 až 23 sekúnd anihilujú, takže ich krátka prítomnosť nenarušuje nijaký zákon fyziky.

11 4. Pozorovanie Teória hovorí, že nemôžeme objaviť čierne diery podľa svetla vyžarovaného alebo odrazeného od hmoty v ich vnútri. Tieto objekty však môžu byť predpovedané z pozorovania javov v ich blízkosti, ako napríklad jav gravitačnej šošovky a hviezd, ktoré zdanlivo obiehajú okolo priestoru, kde nie je viditeľná žiadna hmota. Za najviditeľnejšie efekty sú považované tie, ktoré pochádzajú z hmoty rútiacej sa do čiernej diery, ktorá (ako voda tečúca do odtoku) sa podľa predpovedí sústreďuje do extrémne horúcich a rýchlo sa točiacich akréčnych diskov okolo objektu, kým je ním pohltená. Trenie medzi priľahlými zónami disku spôsobuje, že sa prehrieva a vyžaruje veľké množstvá röntgenových lúčov. Toto zahrievanie je výnimočne výkonné a môže premeniť okolo 50% hmoty na žiarenie, v protiklade s nukleárnou fúziou, ktorá dokáže konvertovať iba niekoľko málo percent hmoty na energiu. Ďalšie predpokladané efekty sú úzke prúdy častíc v relativistických rýchlostiach vystrekujúce popri osiach disku. Jedným z možných laických vysvetlení je teória pingpongovej loptičky.

12 5. Záver V našom projekte sme sa vám snažili priblížiť problematiku čiernych dier. Priblížili sme vám históriu z ktorej sa môžete dozvedieť mnoho zaujímavosti a taktiež mena vedcov ktorí sa podieľali na výskumoch a obajavovaní tejto zaujímavej témy. Ako ďalšie si môžete pozrieť fotky niektorých vedcov. Ako hlavné ste sa mohli dozvedieť ako čierne diery vznikajú a zanikajú a čo čierne diery sú.

13 6.Zoznam Použitej literatúry

14 7.Prílohy

15

16

17

18

19


Stiahnuť ppt "Čierne diery vo vesmíre"

Podobné prezentácie


Reklamy od Google