Космос и черные дыры – 10 теорий и фактов о самом загадочном объекте космоса

Содержание

10 теорий и фактов о самом загадочном объекте космоса – Zagge.ru

1. Кто первым предположил существование чёрных дыр?

Предположение о существовании чёрных дыр первым сделал Альберт Эйнштейн. Он представил пространство и время в виде ткани. Планеты и звёзды давят на эту ткань, образуя углубления. В минуту озарения он понял, что гравитация — это не сила, а искривление этой ткани. Углубления притягивают к себе объекты. Когда эта ткань растягивается до предела, в пространстве появляется дыра. Дыра, в которой могут исчезать объекты.

2. Что такое чёрная дыра?

Чёрная дыра — это область космоса, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже свет не может покинуть её пределы. В буквальном смысле пространство и время обрушиваются в бездну. Само пространство падает в чёрную дыру подобно водопаду, только в роли воды здесь выступает пространство. Представьте себе человека на байдарке, который пытается подняться вверх по течению реки, но течение оказывается слишком сильным для него. Таким же образом чёрная дыра затягивает в себя пространство. Роль быстрого течения здесь выполняет гравитация. В определённый момент объект, попавший в чёрную дыру, достигает горизонта событий — точки, из которой нет возврата.

3. Как рождаются чёрные дыры?

Чёрные дыры возникают из огромных звёзд, известных как красные гиганты. Они в разы тяжелее нашего Солнца, но полностью выгорают всего за небольшой отрезок их жизни. Гравитационная сила такой звезды заставляет температуру подниматься выше миллиарда градусов. Гелий и углерод переплавляются в более тяжёлые элементы, а затем звезда сжимается и взрывается под тяжестью своей огромной гравитации, распространяя вокруг себя ударную волну.

Происходит взрыв со вспышкой сверхновой звезды. На её месте остаётся плотное ядро из субатомных частиц — нейтронная звезда либо чёрная дыра, диаметром всего несколько километров. Но его плотность настолько огромна, что чайная ложка, сделанная из такого материала, будет весить около миллиарда тонн. Гравитационное притяжение вырастет до таких пределов, что уже ничто не сможет вырваться оттуда.

6. Как получилось, что в центре крупных галактик встречаются чёрные дыры?

Из множества миллиардов галактик, составляющих наблюдаемую Вселенную, более миллиона уже были проанализированы. В центрах многих крупных галактик присутствуют чёрные дыры. Как так вышло? Чтобы понять это, нужно вернуться к самому началу — к Большому взрыву. Материя и энергия вырываются наружу и Вселенная начинает расширяться. Именно Большой взрыв даёт нам все компоненты для рождения: водород, гелий и другие элементы.

В течение десятков миллионов лет облака водорода сливались, становясь всё плотнее. Некоторые становятся такими горячими, что воспламеняются. Рождаются первые звёзды — гиганты, размером в сотни раз превышающие наше Солнце. Они быстро выгорают и взрываются, образуя вспышку сверхновой. Более крупные галактики поглощают более малые галактики, и если одна галактика съедает другую, в центре которой была чёрная дыра, значит она съедает и эту чёрную дыру. Она перемещается в центр новой галактики, делая её больше.

7. С какой скоростью движется объект, попавший под влияние чёрной дыры?

Когда материя попадает в чёрную дыру, она начинает вращаться по спирали. Это похоже на воду, входящую в водосток. Скорость, которую может достигать материя во время вращения вокруг чёрной дыры, приближается к скорости света. Чем ближе к чёрной дыре, тем выше скорость.

9. Что за Лебедь X-1?

В 1964 году канадские учёные обнаружили космический объект, который излучает мощные рентгеновские волны. Этот объект, получивший название Лебедь X-1, стал первым кандидатом в чёрные дыры. Лебедь X-1 был предметом пари между Стивеном Хокингом и его коллегой-физиком Кипом Торном. Хокинг ставил на то, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой. Он признал поражение в 1990 году, когда данные наблюдений показали, что масса Лебедя X-1 уменьшилась до 5 масс Солнца, но его гравитационное притяжение остаётся огромным.

Лебедь X-1 в представлении художника

10. Что такое радиус Шварцшильда и как он связан с чёрными дырами?

В математическом смысле всё что угодно может стать чёрной дырой, но при условии, что есть возможность сжать объект до достаточно малых размеров, при этом сохранив его массу. Всё во Вселенной имеет так называемый гравитационный радиус или радиус Шварцшильда. Это радиус сферы, до которого нужно сжать объект, сконцентрировав всю его массу в столь малом объёме, что его плотность станет настолько большой, а его гравитационное поле станет так велико, что даже свет не сможет избежать притяжения этого объекта. Размер чёрной дыры, а точнее — радиус сферы Шварцшильда пропорционален массе звезды. А поскольку астрофизика никаких ограничений на размер звезды не накладывает, то и чёрная дыра может быть сколь угодно велика.

zagge.ru

Что такое черные дыры? | Живой космос

Черные дыры это что-то по-настоящему удивительное. Может быть потому, что они кажутся нам невидимыми хищными животными, скрывающиеся в черном космосе. И иногда разрывающими неосторожно пролетающие мимо звезды и разбрасывающими по пространству их останки. Как бы там ни было, эти странные космические объекты продолжают увлекать ученых и любителей астрономии.

Хищники Вселенной

Так откуда же берутся черные дыры ? Как они появляются, и что дает им такую огромную разрушительную силу?
Прежде чем получить ответ на этот вопрос, нужно выяснить еще более фундаментальную вещь – а что такое черная дыра?

«В общем можно считать, что черная дыра – это объект космоса, гравитационное притяжение которого настолько сильно, что ничто не может покинуть ее», – заявил астрофизик Нета Бакзал из Принстонского университета. Даже световые волны поглощаются этими монстрами, поэтому черные дыры и называют черными.

Эти странные объекты появляются как птица – феникс, рождаясь из остатков мертвых звезд. Когда массивные звезды достигают конца своей жизни, водород, который превращается в их недрах в гелий, заканчивается. И звезды-монстры начинают сжигать гелий, объединяя оставшиеся атомы в еще более тяжелые элементы. Вплоть до железа. Синтез которого уже не дает достаточного количества энергии для поддержания внешних слоев звезды. Эти верхние слои звезды падают внутрь, а затем взрываются и выбрасываются в космос в мощном и ярком взрыве, называемом сверхновой.

Тем не менее небольшая часть звезды остается на месте. Уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна предсказывают, что если остатки звезды будут иметь примерно три массы Солнца, их мощная гравитационная сила начнет поглощать все вокруг себя. А материал, из которого эти остатки состоят, будет сжат до бесконечно малой точки с бесконечной плотностью. Известные законы физики пока не могут справиться с описанием таких бесконечно малых величин. «В этом месте наши знания заканчиваются, и мы действительно не знаем, что происходит дальше», – сообщает Бакзал.

Рождение монстра

Если остаток звезды остается в одиночестве, то, как правило, дальше ничего не происходит. Но если газ и пыль окружают такой объект, эта материя начнет поглощаться черной дырой. При этом создавая яркие вспышки света. Они возникают в тот момент, когда газ и пыль нагреваются. И с огромными скоростями начинают падать в черную дыру. В результате этого процесса масса черной дыры увеличивается, позволяя этому объекту расти.

Если встречаются две черные дыры, сила тяжести каждой из них будет влиять на другую. И они будут становиться все ближе и ближе, вращаясь вокруг общего центра масс. И рано или поздно эти объекты столкнуться. Быстрое объединение их масс встряхнет ткань пространства-времени, отправив во все стороны мощные гравитационные волны. В 2015 году астрономы обнаружили такие гравитационные волны с помощью лазерной гравитационно-волновой обсерватории (LIGO).

«В результате проведенного эксперимента мы впервые смогли определить признаки существования черных дыр и подтвердить, что они действительно существуют», – сказал Бакзал, добавив, что полученные результаты к тому же являются прекрасным подтверждением правильности уравнений Эйнштейна.

Сверхмассивные черные дыры

Ученые обнаруживали косвенные доказательства существования черных дыр и раньше. Они наблюдали звезды в центре нашей галактики Млечный Путь, вращающиеся вокруг гигантского невидимого объекта. Как заявляет Бакзал, такие сверхмассивные черные дыры, которые могут иметь миллиарды масс нашего Солнца, являются поистине колоссальными космическими объектами.

Исследователи полагают, что эти сверхмассивные черные дыры были когда-то намного меньше. В момент своего появления в молодой Вселенной они были достаточно скромного размера. В течение длительного времени эти объекты поглощали газ и пыль и сливались друг с другом, чтобы расти, превращаясь в колоссальных монстров. Однако многие детали этого процесса остаются пока не до конца понятными.

alivespace.ru

Чёрные дыры могут быть червоточинами

Наша Вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной.

Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной — от микроскопических до сверхмассивных — могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.

Одна из последних альтернативных теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными — нечто вроде червоточины.

Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры.

Физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.

Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.

Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие — что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.

Если Поплавский прав, может и понимать не придется.

В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.

Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?

Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что Вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва».

Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва.

Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры — червоточины — в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.

«Идея сумасшедшая, но кто знает?», — говорит ученый.

Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского.

Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша Вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.

Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»?

Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей Вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной.

Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях.

Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.

И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.

Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.

Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.

Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.

Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин.

Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.

«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», — говорит он.

Уравнения червоточин — «хорошее решение»

Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое.

«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», — говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. — «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел».

Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной.

«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно».
Будущая работа в сфере квантовой гравитации — исследовании гравитации на субатомном уровне — уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.

В теории червоточин нет ничего удивительного

В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.

Утверждая то, что наша Вселенная была создана из куска материи от родительской Вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская Вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами — более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.

«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», — говорит он, отмечая исследование Поплавского.

Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих Вселенные, более странной, чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.

«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», — говорит он. — «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».

my-facts.ru

Творческий проект: «Космос и черные дыры»

Слайд 1

Подготовили ученики 6 «Б» класса Белоусова Мария, Ватанина Диана, Вензик Юлия, Сапрунов Павел, Соколов Виктор. Руководитель: Орловская Наталья Николаевна МБОУСОШ №1 Космос и чёрные дыры .

Слайд 2

что такое космос? А вселенная? Космос — это понятие пространства, предполагающее бесконечность его распространения во все стороны, в то время как наша Вселенная находится «внутри» Космоса, т. е. наша Вселенная — лишь ничтожно малая часть всего Космоса . Вселенная — это пространство, в котором находятся Галактики, Квазары, чёрные дыры, в Галактиках имеются скопления звёзд, вокруг которых вращаются планеты.

Слайд 5

Откуда появились чёрные дыры? Как во вселенной появились первые сверхмассивные черные дыры? Новая модель эволюции галактик и черных дыр показывает, что вероятно около 13 миллиардов лет назад черные дыры появились в результате столкновения галактик . Это открытие заполняет пробел в ранней истории Вселенной и может помочь ученым лучше понять, как гравитация и темная материя сформировали ту Вселенную, которую мы сейчас наблюдаем . После недавнего открытия, что галактики образовались на гораздо более раннем этапе развития Вселенной, чем считалось ранее, Стелиос Казантзидис из университета штата Огайо и его команда создали компьютерную модель, которая показывает, что самые первые сверхмассивные черные дыры, вероятно, появились в результате столкновения и объединения галактик. Скорее всего, это произошло в течение первых нескольких миллиардов лет после Большого Взрыва.

Слайд 8

Что такое Чёрные дыры? Черные дыры , несомненно, самые странные и загадочные объекты в космосе . Их причудливые свойства могут бросить вызов законам физики Вселенной и даже природе существующей действительности. Чтобы понять, что же такое черные дыры, мы должны научиться думать «вне коробки» и применить немного фантазии . Черные дыры образуются из ядер супер массивных звёзд, которые можно охарактеризовать как область пространства, где огромная масса сосредоточенна в пустоте, и ничего, даже свет не может там избежать гравитационного притяжения. Это та область, где вторая космическая скорость превышает скорость света. И чем более массивный объект движения, тем быстрее он должен двигаться для того чтобы избавиться от силы своей тяжести. Это известно как вторая космическая скорость.

Слайд 11

и Ещё раз о них. Черные дыры настолько массивны, что их вторая космическая скорость быстрее, чем скорость света. Поскольку ничего не может двигаться быстрее, чем свет, то ничего и не может избежать гравитация черной дыры. Теория относительности Эйнштейна является первым ключом к пониманию черных дыр. Она утверждает, что гравитация влияет на время. Чем более массивный объект в космосе, тем больше он замедляет время. Гравитация же черной дыры настолько огромна, что она практически останавливает ход времени. Если снаружи черной дыры наблюдать, как падает космический корабль, то можно увидеть, что он все больше и больше замедляется и, в конце концов, исчезает.

Слайд 13

Что будет если вы попадёте в чёрную дыру! Черные дыры по-прежнему остаются для ученых загадкой, бросающей вызов постулатам современной физики. Мы с трудом понимаем принцип их существования и практически не понимаем, чем же они на самом деле являются и что они делают. И узнать это невозможно. По крайней мере с текущим уровнем технологий, которыми обладает человечество. Единственное, что нам остается, это наблюдать за ними и выдвигать предположения по поводу того, на что они способны. Один же самый популярный вопрос в отношении черных дыр звучит следующим образом: что вас будет ожидать, если попадете в черную дыру? Разберем 10 наиболее жутких теорий, дающих ответ на этот вопрос .

Слайд 16

Клонирование. Это и есть информационный парадокс черной дыры. Это никакая не иллюзия, и Люди не потеряли рассудок. Это то, что есть на самом деле. Законы физики говорят нам, что вы можете быть одновременно мертвым за пределами черной дыры и живым, находясь в ней. Некоторые ученые теоретизируют на тему того, что это совсем никакой не парадокс, так как вы просто не можете наблюдать за двумя реальностями одновременно. Другие указывают на клонирование (на возможность существования другого вас в другой реальности) как на возможный вариант решения этого парадокса, даже несмотря на то, что это бросает вызов законам квантовой механики, касающимся процесса сохранения информации.

Слайд 18

Спагеттификация . Есть предположение, согласно которому как только вы попадете в горизонт событий черной дыры, то начнете испытывать мощное растяжение, вызванное большой приливной силой в очень сильном неоднородном гравитационном поле. Как только вы начнете падать в черную дыру, на ваше тело начнут воздействовать силы, которые в конечном итоге вас разорвут на мелкие кусочки (скорее даже частицы). Более того, если вы будете падать в черную дыру сначала головой, то она настолько отдалится от вашего тела, что вы начнете выглядеть как спагетти. Суть заключается в разности ускорения из-за гравитации, которая будет воздействовать на вашу голову и ноги. Она будет настолько колоссальной, что вы вытянетесь как спагетти или лапша, если хотите. Отсюда и название — спагеттификация .

Слайд 21

Искажение света, пространства и времени. Первое, что заметит любой, перед тем как попадет в горизонт событий черной дыры, будет то, насколько другими станут свет, пространство и время. Как только вы попадете внутрь, законы физики (те, которые известны нам) перестанут для вас существовать, и в силу вступят совсем иные силы. Бесконечный уровень гравитации, который производит сингулярность, находящаяся в центре черной дыры, способна искривлять пространство, пускать время вспять и изменять до неузнаваемости свет. Из-за этого ваше восприятие того, что сейчас происходит, будет полностью отличаться о того, что происходило до того момента, как вы попали в горизонт событий. Конечно же, длиться это будет ровно до того момента, пока вы полностью не будете поглощены бесконечной тьмой и уже не будете в состоянии вообще что-либо воспринимать.

Слайд 24

Путешествие во времени. Гравитация внутри черной дыры настолько мощная, что способна искривлять время . Учитывая это, можно предположить, что искривление времени открывает возможность путешествия в нем. Поэтому если научиться использовать столь разительные отличия между пространством внутри и снаружи горизонта событий, то, вполне возможно, за счет гравитационного замедления времени мы сможем отправиться в будущее, где вы по-прежнему останетесь молоды, в то время как ваши друзья уже состарятся. Конечно же, не стоит забывать, что мы пока не придумали не то что способа путешествия через черные дыры, мы даже не знаем, как до них добраться и, что более важно, пережить все это.

Слайд 27

С вами ничего не произойдёт. Если мы когда-нибудь сможем добраться до черной дыры, расположенной в центре нашей галактики, которая находится примерно в 25 000 световых годах от нас и примерно в 4,3 миллиона раз массивнее нашего Солнца, то, возможно, мы сможем совершенно безопасно для нашего здоровья через нее пройти. Концепция этой идеи заключается в том, что гравитационные силы дыры, воздействующие на того, кто в нее захочет попасть, будут совсем незначительными ввиду того, что горизонт событий расположен гораздо дальше от центра черной дыры. Таким образом вы сможете остаться живым внутри горизонта событий и умрете только от голода и обезвоживания, а, возможно, и от того, что попадете наконец в сингулярность. Здесь можно делать ставки, что произойдет раньше, потому что более точного ответа пока нет.

Слайд 30

Мы не поймём что происходит?! Эйнштейн развил эту идею и на ее основе вывел всемирно известную общую теорию относительности, его, пожалуй, самую удачную мысль. И возможно, это будет самой счастливой мыслью и для вас, если вы попадете в черную дыру. Даже если вы будете падать в бог его знает что, вы все равно не сможете понять, что вы именно падаете, до тех пор пока не попадете в сингулярность. Однако если в этот момент кто-то за вами сможет наблюдать со стороны, то они определенно будут видеть, что вы именно падаете. Все это связанно с восприятием. Чтобы вас ни окружало, оно будет падать относительно вас (и в результате вы не сможете понять, что падаете), в то время как для всех тех, кто будет за вами следить, это будет не так.

Слайд 33

Белая дыра. Известно, что черные дыры в конечном итоге поглощают абсолютно все, что попадает в их горизонт событий. Даже свет не может избежать трагичной участи. Менее же известно то, что происходит со всеми этими обреченными частицами дальше. Согласно одной из теорий, все, что попадает в черную дыру с одного конца, выбирается наружу с другого конца. И этим вторым концом является так называемая белая дыра. Конечно же, никто до сих пор никаких белых дыр не видел (да и черных тоже, откровенно говоря. Мы знаем об их существовании лишь благодаря их мощному гравитационному воздействию), поэтому никто с уверенностью не может сказать, белые ли они на самом деле. Однако причиной, по которой их так называют, является то, что белые дыры представляют собой полную противоположность тому, чем являются черные дыры. Вместо поглощения всего вокруг, они, наоборот, выплевывают все то, что находится внутри них. И как и в случае с черной дырой, от которой убежать не получится, попади вы в ее горизонт событий, так и с белой дырой все то же самое. Только наоборот: попасть вы в нее не сможете.

Слайд 36

История развития вселенной. Как уже упоминалось ранее, есть вероятность наличия черных дыр без сингулярности в их центре. Вместо этого в центре будет находиться так называемая кротовая нора. Если мы найдем способ путешествия через кротовую нору, то, скорее всего, станем свидетелем истории эволюции Вселенной , за которым можно будет наблюдать на всем протяжении к тому, что бы ни находилось на другом конце кротовой норы. Будет это выглядеть так, как если бы кто-то запустил видеоролик с историей Вселенной в бесконечно быстрой перемотке. К сожалению, история эта будет иметь все же плохой конец. Чем быстрее станет двигаться картинка, тем быстрее вы будете приближаться к своей смерти. Свет будет становиться все более и более синесмещенным и заряженным до тех пор, пока полностью вас не зажарит заживо своим излучением.

Слайд 39

Путешествие в параллельную вселенную. Если однажды попадете в черную дыру, осознанно ли или случайно, то первое, что нужно сделать, постараться оглядеться. Может быть, вы таким образом сможете найти выход, кто знает. Даже если окажется, что вернуться в ту Вселенную, откуда вы прибыли, уже не получится, то оказаться в параллельной Вселенной может оказаться не таким уж и плохим концом вашего путешествия. Физики теоретизируют о том, что как только вы достигнете сингулярности черной дыры, она может послужить для вас своего рода мостом между этой и альтернативной реальностью, или так называемой «параллельной Вселенной». Что происходит в этой новой Вселенной — остается загадкой и полем для нашего воображения. Некоторые теории даже предполагают, что существует бесконечное число альтернативных Вселенных, в каждой из которых имеется равное число совершенно разных «вас».

Слайд 42

Вы станете частью Вселенной. Согласно Хокингу , черные дыры медленно, но верно теряют свою массу и становятся горячее. В конце концов они взрываются и разбрасывают свое содержимое, называемое излучением Хокинга , обратно во Вселенную. Это, по крайней мере в теории, означает то, что вы сможете стать частью Вселенной, как Феникс, возродившийся из атомного пепла .

Слайд 46

Но вы всё таки умрёте! Иногда мы очень любим игнорировать самые очевидные и страшные последствия того или иного события, будучи ослепленными вероятностью более радостных стечений обстоятельств. Как бы по-садистски это ни звучало, наиболее вероятным результатом вашего падения в черную дыру станет то, что еще до того момента, как вы просто сможете понять свое присутствие внутри нее, от вас не останется даже праха. У вас даже не будет времени, чтобы понять то, что вы стали свидетелем того, о чем физики говорят как о ключе к пониманию загадок Вселенной .

Слайд 48

Спасибо за внимание!

nsportal.ru

Черные дыры — объяснение для детей

Астрономия для детей > Черные дыры

Что такое черная дыра – объяснение для детей: описание с фото, как найти в космосе Вселенной, как появляются, смерть звезды, сверхмассивные черны дыры галактик.

Для самых маленьких родители или в школе должны объяснить, что воспринимать черную дыру как пустое место – грубейшая ошибка. Наоборот, в ней сконцентрировано невероятное количество материи, которая замкнута в маленьком пространстве. Чтобы объяснение для детей было более красочным, просто представьте, что вы взяли звезду в 10 раз массивнее Солнца и попытались впихнуть в область размером с Нью-Йорк. Из-за такого давления, гравитационное поле обретает настолько большую силу, что никто и даже световой луч не может вырваться. С развитием технологий НАСА удается все больше узнать об этих загадочных объектах.

Начать объяснение для детей можно с того, что термина «черная дыра» не существовало до 1967 года (ввел Джон Уилер). Но до этого уже несколько веков упоминалось о существовании странных объектов, которые своей плотностью и массивностью не выпускают свет. Их даже предсказал Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Она доказала, что при смерти массивной звезды остается небольшое плотное ядро. Если звезда по массе в трое превышает солнечную, то сила тяжести превозмогает остальные силы, и мы получаем черную дыру.

Процесс формирования черной звезды

Конечно, важно объяснить детям, что исследователи лишены возможности наблюдать эти особенности напрямую (телескопы находят лишь свет, рентгеновское излучение и прочие формы электромагнитного излучения), так что ждать фото черной дыры не приходится. Но можно высчитать их местоположение и даже определить размер из-за влияния, которое они оказывают на окружающие объекты. Например, если она пройдет сквозь облако межзвездной материи, то в процессе начнет втягивать вещество внутрь – аккреция. То же самое повторится, если вблизи пройдет звезда. Правда звезда может разорваться.

В момент притягивания вещество нагревается и ускоряется, выпуская в пространство рентгеновские лучи. Недавние открытия заметили несколько мощных всплесков гамма-лучей, демонстрируя процесс пожирания дырой соседних звезд. В этот момент они стимулируют рост одних и останавливают у других.

Смерть звезды – начало для черной дыры

Большая часть черных дыр появляется из остаточного материала умирающих крупных звезд (взрыв сверхновой). Меньшие по размеру звезды превращаются в плотные нейтронные, которым не хватает массивности, чтобы удерживать свет. Если масса звезды больше солнечной в 3 раза, то она становится кандидатом на пост черной дыры. Важно объяснить детям одну странность. Когда звезда разрушается, то ее поверхность приближается к воображаемой поверхности (горизонт событий). Время на самой звезде становится медленнее, чем у наблюдателя. Когда поверхность настигла горизонта событий, то время замирает, и звезда больше не может разрушаться – замороженный разрушающийся объект.

Черные дыры в центрах сливающихся галактиках

Более крупные черные дыры способны появляться после звездного столкновения. После запуска в декабре 2004 года телескопу НАСА удалось заметить сильные мимолетные световые вспышки – гамма-излучения. После этого Чандра и Хаббл собрали данные о событии и поняли, что эти вспышки могли быть следствием столкновения черной дыры и нейтронной звезды, что порождает новую черную дыру.

Хотя в процессе образования дети и родители уже разобрались, но загадкой остается один момент. Кажется, будто дыры существуют в двух разных масштабах. Есть множество черных дыр – остатки массивных звезд. Как правило, они в 10-24 раз массивнее Солнца. Ученые постоянно видят их, если посторонняя звезда приближается критически близко. Но большинство черных дыр существуют изолированно и их просто нельзя заметить. Однако, если судить по количеству звезд, обладающих достаточным размером, чтобы стать кандидатом на черную дыру, то в Млечном Пути таких черных дыр должно присутствовать десятки миллионов миллиардов.

Есть также и сверхмассивные черные дыры, которые в миллион и даже миллиард раз превосходят по размерам наше Солнце. Полагают, что такие монстры обитают в центрах практически всех крупных галактик (и в нашей).

Для самых маленьких будет интересно узнать, что долгое время ученые полагали, будто среднего размера для черных дыр не существует. Но данные Чандры, XMM-Newton и Хаббла показывают, что они есть.

Возможно, сверхмассивные черные дыры появляются из-за цепной реакции, вызванной столкновением звезд в компактных скоплениях. Из-за этого накапливается очень много массивных звезд, которые разрушаются и производят черные дыры. Затем эти скопления занимают галактический центр, где черные дыры сливаются и превращаются в сверхмассивного представителя.

Вы уже могли понять, что у вас не получится полюбоваться на черную дыру в высоком качестве в режиме онлайн, потому что эти объекты не выпускают свет. Но детям будет интересно изучить фото и схемы, созданные на основе контакта черных дыр и обычной материи.

Объекты космоса

v-kosmose.com

Методическое пособие «Чёрные дыры в космосе и на Земле»

«Чёрные дыры» Вселенной.

«Черная дыры» немного напоминают пылесос, который работает в космосе, но в отличие от пылесоса чёрные дыры не всасывают внутрь себя все находящиеся в зоне их воздействия объекты, а, используя свою силу тяжести, только притягивают всё вокруг. Это называется эффектом вакуума (отсутствие воздуха), который вы можете наблюдать и у себя дома в своей комнате. Когда при уборке комнаты включается пылесос, то можно наблюдать, как крошки, грязь и мелкие предметы начинают движение по направлению к пылесосу. У чёрной дыры сила всасывания не так велика, как у пылесоса, поэтому космические объекты не всасываются внутрь неё, а только притягиваются.

«Что там новенького в космосе? Чёрные дыры? Заглянуть в них не прочь не только астрономы, но и те, кто интересуется жизнью вселенной, в том числе и любопытные школьники», – так сказал доктор педагогических наук Е. Левитан.

В научно – популярной литературе, в статьях о Вселенной часто можно встретить термин «чёрная дыра». У Вас, впервые, прочитавшего это словосочетание, сразу возникает образ, скажем, отверстия в стене. Упоминание о дырах во Вселенных, первоначально также ассоциируется с неким отверстием в небесах. Так, что же такое чёрная дыра?

Чёрная дыра – это космический объект невероятной плотности, обладающий абсолютной гравитацией, такой, что любое космическое тело и даже само пространство и время, поглощаются ею, это своего рода конечная точка всего.

Что же делает чёрная дыра? Чёрные дыры управляют самой эволюцией Вселенной. Они на центральном месте, но их невозможно увидеть, можно обнаружить их признаки, хотя чёрные дыры обладают свойством разрушать, они также помогают строить галактики.

Как рождается чёрная дыра? Когда у большой звезды заканчивается топливо, она не может больше поддерживать свой вес. Давление от массивных слоёв водорода заставляет звезду сжиматься всё меньше и меньше. В конце концов, звезда станет меньше атома. Представьте себе на мгновение, что вся звезда раздавиться в точку, меньше атома.

Как может получиться что-то меньше, но сохранить тоже количество массы? На самом деле все очень просто. Возьмём губку, размером с бутылку, мы легко можем раздавить ее в руках. Но вот интересный момент. Если мы делаем что-то меньшее, сжимая ее, ее гравитация становится сильнее. Представим себе, если мы сжимаем звезду в размер атома, насколько мощным станет ее гравитация? Гравитация черной дыры настолько мощная, что поглощает все, даже свет, который проходит слишком близко. Совершенно верно, даже свет не может избежать черную дыру.

Строение чёрной дыры: Черные дыры состоят из трех основных частей). Внешний слой черной дыры называется внешним горизонтом событий. Внутри внешнего горизонта событий вы еще можете вырваться от гравитации черной дыры, потому что сила тяжести здесь не так сильна. Средний слой черной дыры называется внутренним горизонтом событий. Центр черной дыры называется Сингулярность. Это странное слово означает раздавленную звезду. Сингулярность, это место, где гравитация черной дыры самая сильная.

Что будет если в неё попасть? Здесь очень интересно. Для наблюдателя с Земли будет видно, как тот кто полетел к чёрной дыре, моментально в неё упал и исчез. А тот, кто к ней будет подлетать, будет медленно-медленно приближаться, часы будут всё медленнее идти, всё будет затормаживаться (это происходит потому, что чёрная дыра искривляет (нарушает) пространство (мир) вокруг себя.

Что считают учёные, относительно чёрных дыр? Некоторые учёные считают, что чёрные дыры являются воротами в параллельные вселенные, что вполне может быть.

Теперь понятно, что чёрная дыра – это совершенно загадочное явление в Космосе, о котором человечество не знает практически ничего. Поэтому любые новые сведения о них становятся сенсацией. А так как изучение чёрных дыр практически невозможно в космосе, то на Земле изучают их аналоги и создают модели.

Аналоги «чёрных дыр» на Земле.

Чёрные дыры в космосе — тела таких огромных масштабов, что человеку их трудно осознать. Но на Земле, оказывается, есть «миниатюрный» аналог этих поглотителей света и материи. И эти аналоги недавно были обнаружены в южной части Атлантического океана

Аналог космического монстра создан в китайской лаборатории – он способен засасывать свет.

«Чёрные дыры» позволят создать солнечные батареи нового поколения, способные улавливать энергию светила гораздо эффективнее нынешних.

Модели «чёрных дыр».

Объеденив знания мировых ведущих физиков о чёрной дыре с передовыми визуальными эффектами, кинокартина «Интерстеллар» показала наиболее точную модель чёрной дыры в истории научной фантстики. Ведущие мировые ученые предложили использовать голливудский научно-фантастический фильм «Интерстеллар» в качестве учебного пособия для детей по черным дырам

Учёные провели опыты, смоделировав «в ванной» черные дыры с их горизонтом событий.

Рябь в потоке ведет себя почти так же, как световые волны в пространстве-времени. Вблизи камня поток становится неоднородным, рябь изгибается, а длины волн изменяются. То же самое происходит со светом в гравитационных полях звезд и планет. В некоторых случаях поток настолько быстр, что рябь не может распространяться против течения, словно свет, не способный выйти из черной дыры

Что общего у капли воды, чёрной дыры и атома? Группа британских ученых, возглавляемая профессором Лоуренсом Ивсом обратились к капле воды потому, что силы поверхностного натяжения, удерживающие ее в целости, можно использовать, как аналог других сил, действующих в других объектах, от атома до черной дыры.

Ещё одна интересная модель «чёрной дыры» была создана в Новосибирском планетарии. Одна из занимательных игр для детей. Очень интересно сравнить, с какой скоростью и как в дыру затягивает тяжёлые и лёгкие шарики. Дольше всего держится, естественно, тяжёлый.

Как наглядно показать и представить «чёрную дыру»?

Как же можно наглядно показать и представить «чёрную дыру», чтобы нам легче было понять её устройство.

Представим чёрную дыру в виде водопада, гравитацию в виде реки, текущей к водопаду, а луч света в виде байдарки. Выше от водопада течение слабое, человек в лодке может грести против течения и выбраться. Но чем ближе к водопаду, тем сильнее течение и тем труднее выбраться. Край водопада – это край чёрной дыры. Несмотря на всю силу человека в лодке, он падает. То же самое и в космосе.

Для наглядного представления «Чёрной дыры» возьмём большой кусок пищевой плёнки, растянем его в руках и положим в центр небольшой шарик, чтобы тот образовал прогиб из-за своего веса. Капнем несколько капель воды на лист и посмотрим, как они скатятся по плёнке прямо к шарику. Это покажет, как работает гравитация. Уберём шарик и пальцем потрогали плёнку и определим — чем сильнее её оттягивать (чем тяжелее объект), тем сильнее получается воронка. Затем сделаем дыру посередине плёнки, которая изображает очень и очень тяжёлый объект. Через это отверстие будут проскакивать капли воды. Выходит, что чёрная дыра — это настолько тяжёлый объект, что он искривляет пространство. Всё, что попадает в него (как капли), никогда не возвращается обратно».

Одно из свойств чёрных дыр, поглощать всё, что к ней приближается и даже свет, уже применяют для создания солнечных батарей нового поколения. И это только начало научно- технического прогресса, связанного с изучением свойств чёрных дыр, так как учёными уже доказано, что не исключена возможность в будущем использовать чёрные дыры как источник энергии.

Забавные сходства.

Можно предположить и смоделировать черные дыры с помощью мыльных пузырей, мыльная мембрана имеет ряд общих черт с «горизонтом событий», отделяющим черную дыру от остальной Вселенной.

Мыльный пузырь чёрная дыра

Капля воды чёрная дыра

Компакт диск чёрная дыра

Чёрная дыра Волнушка

Гигантская голубая дыра, чёрная дыра

Белиз

Провал в земле на Ямале Воронка Монтиселло

Содержание.

Чёрные дыры Вселенной. 1-6
Аналоги «чёрных дыр» на Земле. 7
Модели «чёрных дыр». 8-10
Как наглядно показать и представить

«чёрную дыру». 11-12

Забавные сходства. 13-14

infourok.ru

Космические черные дыры

Ты, наверное, видел фантастические фильмы, где герои, путешествуя в космосе, попадают в другую вселенную? Чаще всего дверкой в иной мир становятся загадочные космические черные дыры. Оказывается, в этих историях есть доля правды. Так утверждают ученые.

Когда в самом центре звезды — в её ядре, заканчивается топливо, все её частички становятся очень тяжелыми. И тогда, вся планета обрушивается в центр себя. Это вызывает мощную ударную волну, которая разрывает внешнюю, ещё горящую, оболочку звезды и она взрывается ослепительной вспышкой. Одна чайная ложка маленькой потухшей звездочки весит несколько миллиардов тонн. Такая звезда называется нейтронной. А если звезда больше нашего солнца в двадцать-тридцать раз ее разрушение приводит к образованию самого странного явления во вселенной — черной дыры.

Притяжение в Черной дыре настолько сильное, что захватывает в себя планеты, газы и даже свет. Черные дыры невидимы, их можно найти лишь по огромной воронке из космических тел, летящих в неё. Только вокруг некоторых дыр образуется яркое сияние. Ведь скорость вращения очень велика, частички небесных тел нагреваются до миллионов градусов и ярко светятся

Космическая черная дыра притягивает все объекты, закручивая их по спирали. Приближаясь к черной дыре, объекты начинают ускоряться и вытягиваться, словно огромные спагетти. Сила притяжения постепенно растет и в какой-то момент становится настолько чудовищной, что ничто уже не может преодолеть её. Эта-то граница называется горизонтом событий. Любое событие, которое произойдёт за ним — останется невидимым навсегда .

Ученые предполагают, что черные дыры могут создавать в космосе туннели – «кротовые норы». Если в неё попадешь, то сможешь пройти сквозь пространство и очутиться в другой Вселенной, где существует противоположная белая дыра. Может когда-нибудь раскроется эта тайна и на мощных космических кораблях люди будут путешествовать в других измерениях.

Это интересно:

В черной дыре обычное перышко должно весить несколько миллиардов тонн. Если космонавт попадет в черную дыру его рост увеличится а 100-200 километров и падать он будет со скоростью 18 миллионов километров в час.

Для того, чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим логином и паролем

Космос и черные дыры – 10 теорий и фактов о самом загадочном объекте космоса – Zagge.ru