Презентация, доклад по астрономии Черные дыры

сама концепция их существования появилась еще в позапрошлом веке. Но идея присутствия где-то в космосе таких объектов казалась настолько фантастической и недоказуемой, что практически не рассматривалась всерьез. Что происходит с пространством и временем на границах черной дыры? Как появились черные дыры?

не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. 

может войти. Белая дыра является временной противоположностью чёрной дыры и предсказывается теми же уравнениями общей теории относительности. Большинство физиков убеждены, что белых дыр в природе в принципе быть не может.

появляется черная дыра, наиболее известная из которых – возникновение в результате гравитационного коллапса звезды с достаточной массой. Таким сжатием может заканчиваться эволюция звезд с массой более трех масс Солнца. По завершению термоядерных реакций внутри таких звезд они начинают ускоренно сжиматься в сверхплотную нейтронную звезду. Если давление газа нейтронной звезды не может компенсировать гравитационные силы, то есть масса звезды преодолевает т.н. предел Оппенгеймера — Волкова, то коллапс продолжается, в результате чего материя сжимается в черную дыру.

Второй сценарий, описывающий рождение черной дыры – сжатие протогалактического газа, то есть межзвездного газа, находящегося на стадии превращения в галактику или какое-то скопление. В случае недостаточного внутреннего давления для компенсации тех же гравитационных сил может возникнуть черная дыра.

Два других сценария остаются гипотетическими:
Возникновение ЧД в результате Большого взрыва – т.н. первичные черные дыры.
Возникновение в результате протекания ядерных реакций при высоких энергиях. Пример таких реакций – эксперименты на коллайдерах.

теоретических загадок белых дыр — их формирование. Сегодня в науке существуют несколько моделей появления черных дыр, однако до конца не ясно, как могли бы появляться белые дыры.

Есть теории, в которых говорится о существовании белых дыр в самом начале формирования Вселенной. Более того, некоторые астрофизики считают, что Большого взрыва не было — просто однажды появилась белая дыра, из которой появилась вся существующая материя и энергия. При этом важная особенность теории в том, что белая дыра может существовать только в том месте, где нет материи, — а если она появляется, то это сразу противоречит принципу этого объекта.

Кроме того, есть теория, что белая дыра — это то, во что превращается черная дыра под конец своей жизни. Однако пока не понятно, сколько времени могут существовать черные дыры — возможно, Вселенная пока слишком молодая для такого радикального изменения этих объектов.

так как наблюдать их довольно непросто, и за все время исследования небосвода ученым удалось обнаружить около десятка черных дыр в пределах Млечного Пути. Не предаваясь расчетам, отметим, что в нашей галактике около 100 – 400 млрд звезд, и примерно каждая тысячная звезда имеет достаточно массы, чтобы образовать черную дыру. Вероятно, что за время существования Млечного Пути могли образоваться миллионы черных дыр. Так как зарегистрировать проще черные дыры огромных размеров, то логично предположить, что скорее всего большинство ЧД нашей галактики не являются сверхмассивными

Примечательно, что исследования НАСА 2005-го года предполагают наличие целого роя черных дыр (10-20 тысяч), вращающихся вокруг центра галактики. Кроме того, в 2016-м году японские астрофизики обнаружили массивный спутник вблизи объекта Стрелец А* — черная дыра, ядро Млечного Пути. В силу небольшого радиуса (0,15 св. лет) этого тела, а также его огромной массы (100 000 масс Солнца) ученые предполагают, что данный объект тоже является сверхмассивной черной дырой

удалось обнаружить – сверхмассивная черная дыра, FSRQ блазар, в центре галактики, на расстоянии 1.2·1010 световых лет от Земли. По предварительным результатам наблюдения, масса ЧД составила 40 миллиардов солнечных масс, а радиус Шварцшильда такой дыры – 118,35 миллиард километров. Кроме того, согласно подсчетам, она возникла 12,1 млрд лет назад (спустя 1,6 млрд. лет после Большого взрыва). Если данная гигантская черная дыра не будет поглощать окружающую ее материю, то доживет до эры черных дыр – одна из эпох развития Вселенной, во время которой в ней будут доминировать черные дыры. Если же ядро галактики продолжит разрастаться, то оно станет одной из последних черных дыр, которые будут существовать во Вселенной

считать белыми дырами, также нет теоретических предпосылок по методам их поиска (в отличие от чёрных дыр, которые должны находиться, например, в центрах крупных спиральных галактик). Израильскими астрофизиками Алоном Реттером и Шломо Хеллером было сделано сенсационное заявление, что причиной аномальной гамма-вспышки под номером GRB 060614, зафиксированной в 2006 году, была именно «белая дыра». Всем известен факт существования «чёрных дыр», но в теории существуют и «белые дыры» кратковременно и спонтанно возникающие в пустоте, взрывающиеся и выбрасывающие во Вселенную излучение и вещество. GRB 060614 располагается в созвездии Индейца на расстоянии более полутора миллиона световых лет от Земли 1,6 миллиона лет от Земли. Данная вспышка была зафиксирована 14 июня 2006 года несколькими мощными телескопами. Она сопровождалась небывалым по длительности световым эффектом, который позволил астрономам измерить параметры и определить координаты данного объекта.

ни одно десятилетие, может пролить свет на многие вопросы, на которые не в состоянии ответить знаменитая теория Большого взрыва. Чтобы объяснить ее нужно предисловие.

Расширение Вселенной было обнаружено Хабллом, что повлекло за собой появление самой концепции Большого взрыва. Понятие Большого взрыва было создано популяризаторами науки из математических формул, но не очень удачно. Искусственность такой картины в том, что взрыв, большой он или маленький, - это вид со стороны, но речь идет о всей Вселенной, вид со стороны исключается. К тому же расширение вселенной должно тормозится гравитацией, но этого обнаружено не было. 

Главные проблемы появились в конце XX века, с первыми признаками того, что вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это было доказано окончательно разными независимыми методами в начале 2000-х. Единственное явление природы, где происходит ускорение - падение в поле гравитации. При падении в черную дыру вещество проходит фазу сжатия и исчезает за горизонтом событий для внешнего наблюдателя. Но в системе отсчета, которая падает в черную дыру, процесс продолжается бесконечно. 

Пространство внутри черной дыры за горизонтом событий начинает расширяться и в какой то момент плотная материя начинает пропускать излучение. Как видно, это ничем не отличается от описания Большого взрыва, но не имеет мучительного вопроса - что было до "момента ноль".
Согласно версии, первоначально предложенной Патриа и Гудом и развитой далее, в частности, Никодимом Поплавски, наблюдаемая Вселенная есть не что иное, как внутренность чёрной дыры, находящейся внутри некоей ещё большей вселенной, или мультивселенной. Любая подобная модель требует, чтобы радиус Хаббла наблюдаемой Вселенной равнялся её радиусу Шварцшильда. По имеющимся в настоящее время данным, эти величины действительно близки, но большинство космологов считают это простым совпадением

теорию черных дыр, в которой предполагается, что люди могут проскальзывать сквозь черные дыры, а не растворяться в них.

«Несчастные космические путешественники, попавшие в черную дыру, никогда не смогут вернуться в свою собственную вселенную, но смогут возникнуть где-то еще»

Как сказал Хокинг, ему бы очень хотелось совершить космический полет, однако пробовать он не собирается.
Новая теория Хокинга является попыткой ответить на вопрос, который мучает всех астрофизиков – что происходит с вещами, попадающими в черную дыру. По мнению физиков, информация об исчезнувшем предмете должна быть где-то сохранена.
Хокинг утверждает, что информация может храниться на горизонте исчезновения тела. Так как оно никогда не вернется обратно, то все данные останутся на «этой» стороне черной дыры.

В результате такого малого количества характеристик этого тела, теорема утверждающие это, называется «теоремой об отсутствии волос» («no-hair theorem»). Отсюда также возникла фраза «у черной дыры нет волос», которая обозначает, что две ЧД абсолютно идентичны, упомянутые их три параметра одинаковы.
Плотность ЧД может быть меньше плотности воздуха, а температура близкая к абсолютному нулю. Из этого можно предположить, что образование черной дыры происходит не по причине сжатия вещества, а в результате накопление большого количества материи в некотором объеме.
Время для тел, поглощенных ЧД, идет значительно медленней, чем для внешнего наблюдателя. Кроме того, поглощенные тела значительно растягиваются внутри черной дыры, что было названо учеными – спагеттификацией.
В нашей галактике может быть около миллиона черных дыр. Вероятно, в центре каждой галактики располагается сверхмассивная черная дыра.
В будущем, согласно теоретической модели, Вселенная достигнет так называемой эпохи черных дыр, когда ЧД станут доминирующими телами во Вселенной.