Ocena użytkowników: 5 / 5

Gwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywna
 

CZYM JEST CZARNA DZIURA

Czarna dziura jest tworem grawitacji, której podlegają zarówno cząstki o małych, jak i o dużych masach, a nawet światło. Największe i najjaśniejsze ciała mogą być niewidoczne, ponieważ przyciąganie jasnej gwiazdy o tej samej gęstości co Ziemia i średnicy 250 razy większej od Słońca, nie pozwoliłaby żadnemu promieniowi do nas dotrzeć. Prędkość ucieczki dla Ziemi wynosi 11,2 km/s, a zależy ona rozmiarów i masy obiektu, który ciało chce opuścić. Jeśli prędkość ucieczki przekraczałaby prędkość światła, światło takiej gwiazdy nie byłoby w stanie do nas dotrzeć.

JAK POWSTAJE CZARNA DZIURA

Według teorii Alberta Einsteina, w silnym polu grawitacyjnym czas płynie wolniej niż w słabym. W polu tym wszystkie procesy ulegają spowolnieniu (dylatacja czasu) z punktu widzenia obserwatora, a silne pola grawitacyjne powodują zmianę geometrycznych własności przestrzeni, co oznacza, że np. suma kątów w trójkącie nie równa się 180 stopni. Czas i przestrzeń tworzą zakrzywiającą się czterowymiarową "czasoprzestrzeń". Siła grawitacji na powierzchni gwiazdy osiąga nieskończoną wartość, a kiedy rozmiary ciała zbliżają się do promienia grawitacyjnego, grawitacja zmierza do nieskończoności. W tej sytuacji nie może zostać zrównoważona przez skończone ciśnienie i ciało nieuchronnie musi się zapaść do środka, co prowadzi do powstania czarnej dziury. W jej pobliżu czas zaczyna biec coraz wolniej.

POLE GRAWITACYJNE W CZARNEJ DZIURZE

Czarna dziura w centrum spiralnej galaktyki NGC 7742
Pole grawitacyjne oddziałuje na światło w taki sposób, że zmienia jego częstość i ugina trajektorie fotonów, a efekt jest silniejszy bliżej czarnej dziury. Kolaps obracającego się ciała prowadzi do powstania wirującej czarnej dziury. Rotacja spłaszcza czarną dziurę, a gdy nie mamy do czynienia z rotacją, pole grawitacyjne osiąga nieskończoną wartość na sferze Schwarzschilda (horyzont, spoza którego nic nie może się wydostać). Rotacja to jednak zmienia. Grawitacja staje się nieskończona na zewnątrz horyzontu, na powierzchni zwanej ergosferą. Gdy ciało przekroczy tę powierzchnię, pole wirowe zmusza je do ruchu względem czarnej dziury. Wszystkie ciała wewnątrz powierzchni ergosfery są zmuszane do okrążania czarnej dziury. Nieskończona siła ciążenia działa tylko na ciało spoczywające. Ciało może się poruszać wewnątrz ergosfery po orbitach kołowych, nie spadając na centrum.

Materia, z której zbudowana jest zwykła gwiazda, podobna do naszego Słońca, podlega działaniu dwóch przeciwstawnych sił: grawitacji, usiłującej ścisnąć materię do centralnego punktu, i ciśnieniu gorącego gazu, próbującego rozepchnąć gwiazdę. Gwiazda jest stabilna, gdy te dwie siły się równoważą. Powierzchnia gorącej gwiazdy ciągle emituje energię. Gdy wyczerpuje się paliwo jądrowe, gwiazda nadal wypromieniowuje energię i stopniowo się kurczy. Jeśli masa gwiazdy nie przewyższa masy Słońca więcej niż 1,2 razy to kurczenie się ustaje w chwili, gdy jej promień zmniejszy się do kilku tysięcy kilometrów. Takie gwiazdy nazywamy białymi karłami. Po zamienieniu się w białego karła gwiazda nadal stygnie, ale jej promień pozostaje niezmieniony. Dalszemu kurczeniu się białego karła przeciwstawia się ciśnienie gazu. Jeśli masa gwiazdy przekroczy masę Słońca więcej niż 1,2 razy, gwiazda skurczy się do rozmiarów, przy których jest ona tak gęsta, że zaczynają odgrywać rolę pewne reakcje jądrowe pochłaniające duże ilości energii. Spowoduje to, że równowaga między siłami grawitacji i ciśnienia załamie się, a gwiazda gwałtownie się zapadnie. Wówczas może nastąpić rozbłysk supernowej - gwiazda odrzuca wtedy swoją otoczkę i zamienia się w gwiazdę neutronową. Siły grawitacji ściskają w niej materię tak bardzo, że w środku gwiazdy staje się porównywalna z gęstością jądra atomowego. Jeśli gwiazda zmniejszy rozmiary poniżej promienia grawitacyjnego, proces kurczenia trwa dalej.

ŁĄCZENIE CZARNYCH DZIUR

Możliwe jest łączenie się czarnych dziur polegającym na czołowym zderzeniu dwóch czarnych dziur i połączeniu się w jedną. Powierzchnia horyzontu powstałej w ten sposób czarnej dziury jest wtedy większa niż łączna powierzchnia horyzontów zderzających się dziur.

Czarna dziura
Czarna dziura powinna uginać przechodzące w jej pobliżu promienie świetlne. Czarne dziury mają takie same masy jak duże gwiazdy, a różnią się wyłącznie tym, że nie świecą. W 1964 roku dwaj radzieccy astrofizycy, O. H. Gusejnow i J. Zeldowicz zaproponowali poszukiwanie czarnych dziur w układach podwójnych gwiazd. Założyli, że mogą istnieć układy, w których jednym składnikiem jest normalna gwiazda, a drugim czarna dziura. Oba ciała krążą wokół wspólnego środka masy, a ponieważ czarna dziura jest niewidoczna, wydaje się, że jasny składnik obraca się wokół niczego. Jednak często wyjaśnienie jest takie, że druga gwiazda świeci, ale znacznie słabiej niż pierwsza i jej światło ginie w promieniowaniu jaśniejszego składnika.

JAK ZLOKALIZOWAĆ CZARNĄ DZIURĘ

Aby wykryć czarną dziurę wśród wygasłych gwiazd należy wykazać, że masa niewidocznego składnika przekracza wartość krytyczną. Jeśli tak jest i wynosi ona np. 5 mas Słońca, może to być tylko czarna dziura. Metoda ta nie jest jednak skuteczna. W trakcie ewolucji gaz przepływa z początkowo masywniejszego składnika do mniej masywnego, w efekcie czego widoczna gwiazda ma ostatecznie większą masę od nowo powstałej czarnej dziury. Należało więc ustalić, czy istnieje zjawisko, w którym czarna dziura odgrywałaby aktywną i jednoznaczną rolę. W przestrzeni międzygwiazdowej odkryto bardzo duże mgławice gazowe. Gdyby w takiej mgławicy znajdowała się czarna dziura, przyciągany przez nią gaz spadałby na nią, a w miarę spadania gazu w polu grawitacyjnym energia pola magnetycznego zamieniałaby się w ciepło. "Gorące" elektrony, które poruszają się w polu magnetycznym, wypromieniowują fale elektromagnetyczne, a promieniowanie częściowo zostaje złapane przez czarną dziurę. Większość energii rejestrowanej przez odległego obserwatora jest emitowana w odległości kilku promieni grawitacyjnych od jej środka. Na drodze ku czarnej dziurze gorący gaz wysyła w jej przestrzeń energię.

Jasność gazu spadającego na czarną dziurę jest raczej niewysoka. Jeśli wchodzi ona w skład ciasnego układu podwójnego, którego drugim składnikiem jest duża gwiazda (olbrzym), gaz z jego otoczki zacznie szybko spadać do czarnej dziury. Gaz w takim układzie podwójnym nie może jednak po prostu spaść na czarną dziurę ze względu na ruch orbitalny, przez który strumień gazu okrąża czarną dziurę i tworzy wokół niej dysk. Gaz ogrzany do temperatury 10 milionów stopni emituje promieniowanie rentgenowskie, przy czym niektóre z takich źródeł zmieniają okresowo swoją jasność mniej więcej co sekundę. Są to wirujące gwiazdy neutronowe obdarzone polem magnetycznym, którego bieguny nie pokrywają się z biegunami rotacji gwiazdy. Gaz spada wtedy na bieguny magnetyczne wzdłuż linii pola magnetycznego, a rotacja zmienia te obiekty w kręcące się rentgenowskie "latarnie morskie". Wynika z tego, że czarne dziury muszą znajdować się wśród nie pulsujących źródeł rentgenowskich w układach podwójnych.

KWAZARY I CZARNE DZIURY

Być może istnieją także czarne dziury o zupełnie innym pochodzeniu. Kwazary znajdują się daleko poza granicami naszej Galaktyki i są potężnymi źródłami promieniowania. Ich jasność może przekraczać jasność stu dużych galaktyk. Jasność kwazara może się gwałtownie zmieniać w czasie krótszym niż rok, a jego rozmiary nie mogą być więc większe niż rok świetlny. Nasze instrumenty rejestrujące światło kwazara mieszają sygnały o różnej intensywności, w wyniku czego zmiany jasności całego kwazara zostają wygładzone, rozmyte w czasie i tracą swój gwałtowny charakter. Jedynym kandydatem do roli "centralnego silnika" w kwazarach była czarna dziura o masie setek milionów mas Słońca. Średnica takiej czarnej dziury wynosi miliard kilometrów.

JAK DŁUGO "ŻYJĄ" CZARNE DZIURY

Czarne dziury nie są wieczne, gdyż mogą one wyparowywać w wyniku procesów kwantowych zachodzących w silnych polach grawitacyjnych. W próżni przestrzeń jest wypełniona nienarodzonymi wirtualnymi cząstkami i antycząstkami. Jeśli nie jest im przekazywana żadna energia, nie mogą się one zamieniać w realne cząstki. Po skurczeniu się naładowanego elektrycznie ciała i powstaniu czarnej dziury pole elektryczne ulega takiemu wzmocnieniu, że zaczynają powstawać pary elektron - pozyton. Kreacja par przez pole elektryczne jest możliwa również bez udziału czarnej dziury. W takim wypadku pole musi jednak zostać wzmocnione.

TEORIA HAWKINGA

Stephen Hawking
W 1974 roku Stephen Hawking udowodnił, że istnieje proces kwantowy, dzięki któremu czarna dziura ze swoim polem grawitacyjnym może stwarzać cząstki, co prowadzi do zmniejszenia jej masy i rozmiarów. Kiedy powstaje czarna dziura, wszystkie procesy na powierzchni zapadającej się gwiazdy ulegają spowolnieniu. Pole grawitacyjne staje się wszędzie stałe. Nie może ono stwarzać cząstek, więc podczas formowania się czarnej dziury zmienne pole produkuje pewną liczbę cząstek, ale ich strumień gwałtownie maleje. Kiedy promień powierzchni gwiazdy zbliży się do promienia grawitacyjnego, powinny ustać wszystkie procesy. Hawking wykazał, że takie rozumowanie jest błędne. Według niego strumień powstających cząstek nie zaniknie, lecz będzie utrzymywał stałą wartość nawet po powstaniu czarnej dziury. Wewnątrz czarnej dziury pole wcale nie ulega zamrożeniu.

Wszystko musi się tam poruszać, spadać ku środkowi. W warunkach normalnej próżni cząstki wirtualne tworzą żyjące przez krótki czas pary cząstka - antycząstka, które łączą się i znikają, a w polu grawitacyjnym czarnej dziury może się zdarzyć, że jedna z tych cząstek znajdzie się pod horyzontem, a druga pozostanie na zewnątrz. Ta ostatnia może oddalić się w przestrzeń i unieść część energii czarnej dziury, a więc i jej masy. Mamy do czynienia z kwantowym wypromieniowywaniem cząstek przez czarną dziurę. Jednak wpadające do czarnej dziury atomy rozrzedzonego gazu międzygwiazdowego i fotony promieniowania wypełniającego przestrzeń dostarczają dziurze o wiele więcej energii, niż traci ona w wyniku wspomnianego promieniowania. Dlatego czarne dziury nie kurczą się, lecz rosną. Im większa czarna dziura, tym niższa jest temperatura promieniowania. Czarne dziury powoli kurczą się w przestrzeni i czasie, przekształcając się w promieniowanie cieplne. Najważniejszym wnioskiem wynikającym z odkrycia Hawkinga jest odrzucenie wyobrażenia o wieczności czarnych dziur. Pewne problemy związane z procesem odkrytym przez Hawkinga nie zostały jeszcze wyjaśnione. Nie wiemy na przykład, czy czarna dziura znika zupełnie, czy też pozostaje po niej cząstka o masie równej tzw. masie Plancka.

Opracowane na podstawie: "Czarne dziury i Wszechświat" - I. Nowikow

Komentarzy (3)

pozostało 5000 znaków

Cancel or

  • RaymondKr
    DPS Pharma Co., Ltd -"DrugsPowerStore.com"-we're supplying a highest purity and best quality RC's with a guaranteed
    delivery to worldwide: ADB-C MAB-Chminaca MMB2201 AM2201 bk-EBDP Di-Ethylone a-PEP EG018 DXE MXP MXE Fub-Amb SDB005 SDB006 TERTYLONE a-PNP
    4-CMC 3-MMC a-PVP PV4 PV7 PV8 a-PVT MDPV MEPHEDRONE METHYLONE 4-MEC BUTYLONE 4-BMC 4-FA 4-FMA PV9 PV10 PV11 MDAI MDMA
    RTI-55 RTI-111 RTI171 4-SMC 2-MEC 3-FMC 4-CIC 4-CDC a-POP a-PHiP ADB-F 2C-E 2C-C 25C-Nbome 25i-nbf 5F-CYPPICA Bk-MAPB
    2C-I 2C-B 25I-NBOME MPA 4-FLUOROCOCAINE DMT 4-MMA 6-APB 5-MAPB BUPHEDRONE JWH-018 JWH-210 JWH-250 HU-210 MMB-FUBINACA
    SDB-005 AB-CHMINACA THJ-2201 PX-2 AB-PINACA MPHP MDMC 3-CMC UR144 PB-22 MMB2201 BK-IVP 5-PPDI FUB-144 AB-FUBINACA MDAB
    5F-AMB EG-018 5F-MN018 BB-22 XLR-12 5F-UR144 PENTEDRONE 4F-PVP 4-MPD 25B-NBOME 25C-NBOME 5-MEO-DALT 5-MEO-MIPT FAB144
    FDU-PB22 FUB-PB22 7-APDB AKB-48 2-PTC 4-MeO-DMT 3-CAF 4-HO-MET 4-CAB DOC 3,4DMMC RCS-8 AM1220 D2PM 5-IAI 2-AI AMT 4Me-PHP
    2C-T-2 2C-E 2C-P AM-2233 AM1248 a-PPP MDPPP DMC JWH-307JWH-370 4-MA 4-MTA 4-ETA 4-CAB 5F-PV8 MPA 6-APB 5-MAPB a-PVP
    4MMC JWH018 JWH210 JWH250 2C-B MDPPP MPHP PB22 Mexedrone ab-pinaca 5fpb22 mmb-chminaca ethylone ephylone MDOM MDE TH-PHP
    medylone a-pvt 3-cec 4cec butylone dibu dibutylone mdpt Ethydrone BB22 Hexedrone Pentedrone buphedrone brephedrone 4-BMC
    4-CMM 3-MMC 4ME-PVP 4M-PHP MDPHP a-PXP 4C-PVP 4CL-ppp 4Cl-pvp 4-meo-pvp 5-BDDE 5-bddm 4-MPrC 4-cprc 2-NMC 23B-PVP Ephydrone
    Thirtylone 2-A1MP THJ2201 NM2201 Dimethylphenidate IM-PVP EH-PVP MDPHP MDPP MPPP Methedrone Ephedrone Octedrone 4F-PHPP
    Pentylone Putylone M1 eutylone 4me-pvp MN24 MN25 4F-PHP 4F-PV10 5-MeO-Nept FAB144 FURANYL-FENTANYL 4-MePHP Ethyl-Hexedrone
    DiethyloneAcethyl Fentanyl U47700 4-CL-iBF Butyr-F Acrylfentanyl W-15 W-18 4-iBuF 5F-NPB22 4F-MPH 3-MA 4-HA 4-F-Octedrone
    N-Ethylpentylone MDMB-CHMCZCA ADSB-FUB-187 EMB-Fubinaca MDMB-FUBICA 5F-AKB-57 5F-MN22 AZB-037 a-PBT 5F-AEB. Now there are a blue crystals a-PVP and amber dark yellow crystals
    ab-chminaca originals reliably on the reasonable wholesale prices (discounts for bulk buyers) with a product's highest
    purity of 99% at least, a quality-tested directly from our lab located in Southern China, straightly from manufacturer!
    There are sales and price reductions for bulk buyers and a guaranteed options of shippings towards world wide! It's
    quick efficient effective and safest delivery as a stealthy parcel to any country with superstealth device method!
    Your orders are fully insured! Delivery is 100% guaranteed! If any trouble or failure with Customs passing - then we
    will re-ship a whole order's volume 100% anew! You can reach us at w e b: drugspowerstore dot com , dpsworldexport(a)gmail dot com and skaip: drugspowerstore

    <a href=http://drugspowerstore.com/>legal spice mixes</a>
  • VeraBor
    Центр геотезнологии оказывает услуги по бурению артезианских скважин на воду, так же выполняет проекты разработки месторождений подземных вод

    проект водозабора подземных вод и <a href=http://gp-cg.ru/our-services/proekt-vodozabora/>технический проект водозабора</a>
  • gooplepeprene
    You'll want several cholesterol levels within you as it performs an important role in generating cellular filters along with hormones. Nevertheless, you will find the "good" along with the "bad" cholesterol. The actual "bad" ldl cholesterol is bad as it carries fantastic from your lean meats along with other parts of the body. Obviously it is best to have increased "good" cholesterol degree reducing "bad" ldl cholesterol stage instead of the other way around.


    <a href=http://www.sildenafilcitrate100mg.withoutprescription.info></a>