Слайд 2Вступление
ЧЕРНАЯ ДЫРА –область пространства, в которой гравитационное притяжение настолько сильно, что ни
![Вступление ЧЕРНАЯ ДЫРА –область пространства, в которой гравитационное притяжение настолько сильно, что](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-1.jpg)
вещество, ни излучение не могут эту область покинуть.
Слайд 3Чтобы тело любой разумной массы (даже в миллионы тонн) стало черной дырой,
![Чтобы тело любой разумной массы (даже в миллионы тонн) стало черной дырой,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-2.jpg)
его нужно сжать до размера, меньшего, чем размер протона или нейтрона, поэтому свойства черных дыр пока изучаются только теоретически.
Слайд 4Поверхность Солнца
С большой уверенностью указать несколько весьма вероятных кандидатов в черные дыры
![Поверхность Солнца С большой уверенностью указать несколько весьма вероятных кандидатов в черные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-3.jpg)
с массами от единиц до миллиардов масс Солнца.
Слайд 5Английский геофизик и астроном Джон Мичелл (1724–1793) используя законы Ньютона, предположил, что
![Английский геофизик и астроном Джон Мичелл (1724–1793) используя законы Ньютона, предположил, что](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-4.jpg)
в природе могут существовать столь массивные звезды, что даже луч света не способен покинуть их поверхность. Так родилась концепция “ньютоновской” черной дыры.
Слайд 6Такую же идею высказал в своей книге Система мира (1796) французский математик
![Такую же идею высказал в своей книге Система мира (1796) французский математик](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-5.jpg)
и астроном Пьер- Симон Лаплас.
Пьер-Симон Лаплас
Слайд 7Простой расчет позволил ему написать: «Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли,
![Простой расчет позволил ему написать: «Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-6.jpg)
и диаметром, в 250 раз большим диаметра Солнца, не дает ни одному световому лучу достичь нас из-за своего тяготения». Однако масса такой звезды должна была бы в десятки миллионов раз превосходить солнечную.
Труд Лапласа Система мира
Слайд 8Новый этап в астрономии - ХХ век
Сам термин “черная дыра” был введен
![Новый этап в астрономии - ХХ век Сам термин “черная дыра” был](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-7.jpg)
в 1968 г. американским физиком Дж. Уилером. К образованию черной дыры, или сверхплотного тела, приводит гравитационное сжатие (неограниченный гравитационные коллапс массивных космических тел).
Коллапс гравитационный -
катастрофически быстрое сжатие
звезды под действием сил
тяготения (гравитации).
Джон Уилер
Слайд 9Для того чтобы преодолеть тяготение сверхплотного тела, необходимо развить скорость большую, чем
![Для того чтобы преодолеть тяготение сверхплотного тела, необходимо развить скорость большую, чем](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-8.jpg)
скорость света. Черная дыра как бы захватывает в себя все материальные объекты, прилетающие из космоса.
Пожирание звезды
Слайд 10Гравитационное поле черной дыры вызывает быстрое вращение газа, находящегося на орбите вблизи
![Гравитационное поле черной дыры вызывает быстрое вращение газа, находящегося на орбите вблизи](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-9.jpg)
ее границы. Впервые гипотеза о наличии черных дыр появилась в 1939 году, современная наука использует в их поисках гамма-телескопы.
Гамма-телескоп HESS
Слайд 11Теоретически ничто не мешает их существованию в нашей Галактике и даже в
![Теоретически ничто не мешает их существованию в нашей Галактике и даже в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-10.jpg)
пределах Солнечной системы. Предполагается также, что черные дыры находятся в ядрах галактик и являются мощнейшими источниками энергии.
Слайд 12Изучая фундаментальные свойства материи и пространства-времени, физики считают исследование черных дыр одним
![Изучая фундаментальные свойства материи и пространства-времени, физики считают исследование черных дыр одним](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-11.jpg)
из важнейших направлений, поскольку вблизи черных дыр проявляются скрытые свойства гравитации.
Слайд 13 Черная дыра в Галактике
Кентавр
Внутренняя часть черной дыры причинно не
![Черная дыра в Галактике Кентавр Внутренняя часть черной дыры причинно не связана](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-12.jpg)
связана с остальной Вселенной, происходящие внутри черной дыры физические процессы не могут влиять на процессы вне ее. В то же время, вещество и излучение, падающие снаружи на черную дыру, свободно проникают внутрь через горизонт.
Слайд 14Хотя черная дыра “все съедает и ничего не отпускает”, тем не менее,
![Хотя черная дыра “все съедает и ничего не отпускает”, тем не менее,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-13.jpg)
возможен обмен энергией между ней и внешним пространством. Например, пролетающие через эргосферу частицы или кванты могут уносить энергию ее вращения.
Слайд 15Вполне вероятно, что самые мощные процессы энерговыделения во Вселенной происходят
с участием
![Вполне вероятно, что самые мощные процессы энерговыделения во Вселенной происходят с участием](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-14.jpg)
черных дыр. Именно их считают источником активности в ядрах квазаров – молодых массивных галактик. Именно их рождение, как полагают астрофизики, знаменуется самыми мощными взрывами во Вселенной, проявляющимися как гамма-всплески.
Слайд 16Существует гипотетическая возможность рождения микроскопических черных дыр при взаимных соударениях быстрых элементарных
![Существует гипотетическая возможность рождения микроскопических черных дыр при взаимных соударениях быстрых элементарных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-15.jpg)
частиц. Таков один из прогнозов теории струн. Теория струн предсказывает, что пространство имеет более трех измерений.
Слайд 17Самый очевидный путь образования черной дыры – коллапс ядра массивной звезды. Пока
![Самый очевидный путь образования черной дыры – коллапс ядра массивной звезды. Пока](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-16.jpg)
в недрах звезды не истощился запас ядерного топлива, ее равновесие поддерживается за счет термоядерных реакций (превращение водорода в гелий, затем в углерод, и т.д., вплоть до железа у наиболее массивных звезд). Выделяющееся при этом тепло компенсирует потерю энергии, уходящей от звезды с ее излучением.
Слайд 18Если в нашу эпоху высокая плотность вещества, необходимая для рождения черной дыры,
![Если в нашу эпоху высокая плотность вещества, необходимая для рождения черной дыры,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-17.jpg)
может возникнуть лишь в сжимающихся ядрах массивных звезд, то в далеком прошлом, сразу после Большого взрыва, с которого около 14 млрд. лет назад началось расширение Вселенной, высокая плотность материи была повсюду.
Слайд 19Изучая фундаментальные свойства материи и пространства-времени, физики считают исследование черных дыр одним
![Изучая фундаментальные свойства материи и пространства-времени, физики считают исследование черных дыр одним](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-18.jpg)
из важнейших направлений, поскольку вблизи черных дыр проявляются скрытые свойства гравитации.
Черная дыра “пожирает” звезду
Слайд 20Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее. Если удаленный
![Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее. Если удаленный](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-19.jpg)
наблюдатель бросит в сторону черной дыры зажженный фонарь, то увидит, как фонарь будет падать все быстрее и быстрее, но затем, приближаясь к поверхности Шварцшильда, начнет замедляться, а его свет будет тускнеть и краснеть (поскольку замедлится темп колебания всех его атомов и молекул).
Слайд 21В процессе коллапса звезды в черную дыру за малую долю секунды (по
![В процессе коллапса звезды в черную дыру за малую долю секунды (по](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-20.jpg)
часам удаленного наблюдателя) все ее внешние особенности, связанные с исходной неоднородностью, излучаются в виде гравитационных и электромагнитных волн.
Слайд 22Образовавшаяся стационарная черная дыра “забывает” всю информацию об исходной звезде, кроме трех
![Образовавшаяся стационарная черная дыра “забывает” всю информацию об исходной звезде, кроме трех](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-21.jpg)
величин: полной массы, момента импульса (связанного с вращением) и электрического заряда.
Слайд 23В реальных астрофизических условиях заряженная черная дыра будет притягивать к себе из
![В реальных астрофизических условиях заряженная черная дыра будет притягивать к себе из](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-22.jpg)
межзвездной среды частицы противоположного знака, и ее заряд быстро станет нулевым.
Слайд 24Если исходное тело вращалось, то вокруг черной дыры сохраняется “вихревое” гравитационное поле,
![Если исходное тело вращалось, то вокруг черной дыры сохраняется “вихревое” гравитационное поле,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-23.jpg)
увлекающее все соседние тела во вращательное движение вокруг нее.
Слайд 25Все вещество внутри горизонта событий черной дыры непременно падает к ее центру
![Все вещество внутри горизонта событий черной дыры непременно падает к ее центру](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-24.jpg)
и образует сингулярность с бесконечно большой плотностью.
Слайд 26Учитывая важнейшие свойства черных дыр (массивность, компактность и невидимость) астрономы постепенно выработали
![Учитывая важнейшие свойства черных дыр (массивность, компактность и невидимость) астрономы постепенно выработали](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-25.jpg)
стратегию их поиска. Проще всего обнаружить черную дыру по ее гравитационному взаимодействию с окружающим веществом, например, с близкими звездами.
Слайд 27Попытки обнаружить невидимые массивные спутники в двойных звездах не увенчались успехом. Но
![Попытки обнаружить невидимые массивные спутники в двойных звездах не увенчались успехом. Но](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-26.jpg)
после запуска на орбиту рентгеновских телескопов выяснилось, что черные дыры активно проявляют себя в тесных двойных системах, где они отбирают вещество у соседней звезды и поглощают его, нагревая при этом до температуры в миллионы градусов и делая его на короткое время источником рентгеновского излучения.
Телескоп
Хаббл
Слайд 28Другим направлением поиска черных дыр служит изучение ядер галактик. В них скапливаются
![Другим направлением поиска черных дыр служит изучение ядер галактик. В них скапливаются](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/339486/slide-27.jpg)
и уплотняются огромные массы вещества, сталкиваются и сливаются звезды, поэтому там могут формироваться сверхмассивные черные дыры, превосходящие по массе Солнце в миллионы раз.
Вращающаяся Галактика