Černé díryOndřej SzönyiHistorie a teorie

Obsah přednášky• Historie a vědci• Černé díry - vznik - vlastnosti - zánik - vypařování - druhy• Použitá literatura a materiály

„Černé díry jsou jedním z nemnoha případů v historii vědy, kdy byla teorie rozvinutado velkých detailů dřív, než pozorování alespoň náznakem potvrdila správnost

předpokladů.“

Sir Isaac Newton☼ 4.1.1643 †31.3.1727

Karl Schwarzschild☼ 9.9.1873 †11.5.1916

Subrahmanyan Chandrasekhar☼ 19.10.1910 †21.8.1995

Historie a vědci ..

Stephen William Hawking☼ 8.1.1942

Roger Penrose☼ 8.8.1931

Historie a vědci ..

Černé díry - vznik• Spjat se zánikem hvězdy.

• Těleso již není schopno vzdorovat přitažlivosti vlastní gravitace, jež se ho snaží zmenšit. • Jak se hvězda smršťuje, gravitační pole na jejím povrchu sílí a úniková rychlost roste.

• Hranice černé díry se nazývá horizont událostí.

Horizont událostí

• Plocha horizontu událostí vždy vzrůstá, pokud do černé díry padá nějaká dodatečná hmota.

• Horizont událostí se nikdy nezmenšuje.

Černé díry - vlastnosti

• Chování světla

• Gravitační vír a jeho účinky

• Čas

Chování světla

Gravitační pole - svou aktivitou zakřivuje světelné paprsky - nutí měnit frekvenci světelných vln.

Jev nazývaný gravitační čočka.

Gravitační vír a jeho účinky

Ergosféra – prostor mezi Schwarzschildovým poloměrem a statickou mezí.Schwarszchildův (gravitační) poloměr /horizont událostí/ - oblast, kde se úniková rychlost z černé díry rovná rychlosti světla.

G…Newtonova gravitační konstantaM…hmotnost hvězdyc.....rychlost světla ve vakuu

Čas

Vzpomeňme, že už ve speciální teorii relativity ……má jeden a týž proces různé trvání z hlediska různých pozorovatelů.

Čas

Časový průběh pohybu povrchu hvězdy, která se hroutí a vytváří černou díru, jak jej sleduje pozorovatel na povrchu a na vzdálené planetě obíhající hvězdu.

Zánik - vypařování• 1974 – tento kvantový děj popsal Stephen William Hawking

• částice a antičástice - vznikají na velmi krátký okamžik. Pokud na ně nepůsobí vnější pole, ihned zanikají.

• černá díra hvězdné hmotnosti se podle výpočtu zcela odpaří za 1066 let.

• Zmenšováním se ztrácí hmotnost černé díry, její teplota narůstá a rychlost vypařování také. S poklesem hmotnosti na 1000 tun, , teplota jejího záření vzroste na obrovskou hodnotu 1017 kelvinů. Následuje výbuch.

Druhy černých děr

Černá díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a nábojiČerná díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a náboji

Černá díra si při vzniku ponechává jen informaci o hmotnosti, momentu hybnosti a náboji

• Podle atribut :1. Schwarzschildovy černé díry: Mají nenulovou hmotnost, nulový moment

hybnosti a elektrický náboj. Každý zkolabovaný sféricky symetrický objekt se stane Schwarzschildovou černou dírou.

2. Kerrovy černé díry: Mají nenulovou hmotnost a moment hybnosti. Jde o výsledek kolapsu rotujících objektů, typickým jevem je existence ergosféry - oblasti mezi statickou mezí a Schwarzschildovým poloměrem.

3. Reisnerovy-Nordstromovy černé díry: Nejobecnější možná teoretická forma černé díry s nenulovým nábojem. V přírodě se pravděpodobně nevyskytuje.

• Podle velikosti1. Prvotní (primordiální) černé díry: Tyto černé díry by měly mít nepatrné

rozměry elementárních částic a mohly vznikat v ranných fázích vývoje Vesmíru. Jestliže existují, měly by díky Hawkingovu vypařování intenzivně zářit. Pozorované množství γ záření ve Vesmíru znamená, že primordiálních děr nemůže být více než 300 v krychlovém světelném roku. Pozorovat takový objekt by bylo možné jen v naší bezprostřední blízkosti (Sluneční soustavě).

2. Hvězdné černé díry: Tyto černé díry vznikly jako závěrečné fáze hvězdného vývoje a jejich hmotnosti jsou několikanásobkem hmotnosti Slunce. Objekty tohoto typu se v naší Galaxii pozorují.

3. Galaktické černé díry: Černé díry s hmotností srovnatelnou s hmotností galaxií nebo jejich jader. Tvoří jádra některých aktivních galaxií, pravděpodobně i naší vlastní Galaxie a jádra kvasarů. Pozorována je řada objektů tohoto typu.

Druhy černých děr

Eliptická galaxie NGC 4261 (HST 4.12.1995) (pravděpodobně obří černá díra).

Černá díra v centru galaxie M87

ROSAT LMC X-1: Vážný kandidát na černou díru ve Velkém Magellanově mračnu.

Použitá literatura a materiály:Igor Dmitrijevič Novikov – Černé díry a vesmír

Stephen William Hawking – Stručná historie času

Jiří Grygar – Sejdeme se v nekonečnu

http://aldebaran.cz

http://www.mikmik.cz/other/fifth

http://casa.colorado.edu/

http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk

http://www.aldebaran.cz/applets/as_holes/start.html