Czym są Czarne Dziury ?

Czarne Dziury to obiekty astronomiczne, które zaskakują naukowców. Mimo, że jeszcze nikt ich nie widział wpływają na to co się dzieje w kosmosie. Są to jakby dziury - materia wpadając do nich już nigdy nie może jej opuścić. Jest to czymś szalenie niewyobrażalnym.

Aby wydostać się z pola grawitacyjnego planety lub innego obiektu astronomicznego i uciec w kosmos, ciało musi rozpędzić się do dużej prędkości zwanej prędkością ucieczki. Dla ciał znajdujących się na Ziemi wynosi ona 11.2 km/s. Jeśli nie zmieniając masy obiektu astronomicznego będziemy zmniejszać promień to prędkość ucieczki rośnie. Dla odpowiednio małego promienia prędkość ucieczki jest równa prędkości światła. Oznacza to, że żadne ciało, nawet światło nie opuści powierzchni tego obiektu. Taki obiekt nazywamy czarną dziurą.

Rysunek przedstawia artystyczną wizję czarnej dziury wraz z dyskiem akrecyjnym

Czarna dziura tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni. Żaden rodzaj energii ani materii nie może opuścić czarnej dziury. Granica, po przejściu której nie jest możliwe wyrwanie się z pola grawitacyjnego czarnej dziury, nazywana jest horyzontem zdarzeń. Ma ona kształt sfery o wielkości wyznaczonej przez promień Schwarzschilda. Nie jest to powierzchnia tego obiektu, która może znajdować się wielokrotnie bliżej centrum geometrycznego układu. Materia wsysana do wnętrza czarnej dziury tworzy dysk akrecyjny generujący ogromne ilości promieniowania na skutek tarcia, jonizacji i silnego przyspieszenia podczas zbliżania się do czarnej dziury. Część zjonizowanej materii z dysku, pod działaniem pola elektromagnetycznego dysku, ucieka w kierunkach osi, tworząc tzw. dżety.

Diagram zakrzywienia przestrzeni wokół czarnej dziury

Czym są supermasywne czarne dziury?

Supermasywną czarną dziurą nazywamy czarną dziurę o masie milionów a nawet miliardów mas Słońca.
Mają pewne cechy, które odróżniają je od normalnych czarnych dziur:

• średnia gęstość takiego ciała jest bardzo mała
• w sąsiedztwie horyzontu supermasywnej czarnej dziury nie odczulibyśmy potężnych sił pływowych, jak to ma miejsce w normalnych czarnych dziurach. Odczulibyśmy je dopiero znajdując się głęboko we wnętrzu czarnej dziury

Czarne dziury takie mogą powstać na dwa sposoby:

• poprzez powolny spadek materii ku czarnej dziurze
• w wyniku bardzo wysokich ciśnień panujących tuż po Wielkim Wybuchu

Przypuszcza się, że większość galaktyk w swoim centrum ma własnię taką czarną dziurę. W naszej Drodzej Mlecznej również znajduje się taka czarna dziura. Umiejscowiona jest w radioźródle o nazwie Sagittarius A*. Ma ona masę około 2 miliardów mas Słońca!

Trochę matematyki

Horyzont zdarzeń, którego odległość od osobliwości jest równa promieniowi Schwarzschilda, jest miejscem, którego przekroczenie uniemożliwia nawet światłu ucieczkę z czarnej dziury. Promień Schwarzschilda można wyznaczyć ze wzoru:

r_g = 2GM / c²

gdzie: r_g - promień Schwarzschilda; G - stała grawitacji; M - masa obiektu

A otrzymujemy ten wzór z tego:
Cząstka w spoczynku daleko od centrum grawitacji ma całkowitą energię równą 0, czyli:

E = - GMm / r + mv² / 2 = 0

stąd otrzymujemy:

v² = 2GM / r

Stąd można łatwo policzyć, że aby Ziemia była czarną dziurą musiałaby mieć taką samą masę, a promień równy około 1 cm. Natomiast żeby Słońce było czarną dziurą musiałoby mieć promień mniejszy niż 2,95 km.

Osobliwością nazywamy punkt o nieskończonej gęstości.

Kilka zdjęć

Dysk akrecyjny wokół supermasywnej czarnej dziury w galaktyce NGC 4261. Obliczono, że ma ona promień około 800 lat świetlnych!
Zdjęcie wykonane przez Teleskop Kosmiczny Hubbla (HST). Źródło: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/47

Inne zdjęcie tego obiektu.
Zdjęcie wykonane przez Teleskop Kosmiczny Hubbla (HST)). Źródło: http://www.seds.org/HST/ngc4261.html

Zaczerpnięte ze strony wikipedia.pl jak również z wiedzy własnej.

  <<<< Poprzednia        [ 1  2  3  4  5   6  7  8  9  10  11  12  13  14  15 ]      Następna>>>>