Презентация на тему: Чёрные дыры Вселенной
Черные дыры и темная материя Подготовили Михальцова Анна и Герко Татьяна, 11 «М» класс 5klass.net
Тёмная материя— форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Наиболее естественным кажется предположение, что тёмная материя состоит из обычного, барионного вещества, по каким-либо причинам слабо взаимодействующего электромагнитным образом и потому необнаружимого при исследовании, к примеру, линий излучения и поглощения. В состав тёмного вещества могут входить многие уже обнаруженные космические объекты, как то: тёмные галактические гало, коричневые карлики и массивные планеты, компактные объекты на конечных стадиях эволюции:белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Кроме того, такие гипотетические объекты, как кварковые звёзды, Q-звёзды ипреонные звёзды также могут являться частью барионной тёмной материи.
Классификация тёмной материи Ключевое предположение приводимой ниже классификации состоит в том, что частицы ТМ находились в термодинамическом равновесии с частицами космической плазмы на ранних стадиях эволюции Вселенной. В определенный момент времени температура упала настолько, что среднее время пролета частиц ТМ в плазме превысило хаббловское (реакция «заморозилась»), и взаимодействия с барионным веществом прекратились. В зависимости от температуры, при которой это произошло, ТМ делят на «горячую», «холодную» и «теплую».
Горячая тёмная материя Если в момент выхода из равновесия энергия частиц много превышала их массу, ТМ называют горячей. Такими могли бы быть легкие частицы типа нейтрино, но космологические данные исключают возможность того, что последние составляют значительную долю ТМ.
Холодная тёмная материя Если частицы ТМ отщепились от космической плазмы уже будучи нерелятивистскими, такую ТМ называют «холодной». Она наиболее предпочтительна с точки зрения космологии, так как частицы горячей ТМ при движении с релятивистскими скоростями разглаживали бы неоднородности плотности материи на масштабах порядка хаббловского в ту эпоху и, таким образом, препятствовали бы образованию крупномасштабных структур, что противоречит наблюдательным данным.
Теплая тёмная материя Теплой называют ТМ, составленную из частиц массой больше или порядка 1 эВ. Естественно, они были релятивистскими в момент выхода из равновесия. В отдельный вид ТМ эти частицы выделяют потому, что горячая ТМ является релятивистской на момент перехода от радиационно-доминированной к пылевидной стадии расширения Вселенной (который случился при температурах порядка 1 эВ), а теплая уже не является. Это важно, поскольку рост возмущений плотности происходит существенно по-разному на этих стадиях, и этот рост существенно зависит от того, является ли ТМ релятивистской или нет на пылевидной стадии.
Основная трудность при поиске частиц тёмной материи заключается в том, что все они электрически нейтральны. Имеются два варианта поиска: прямое и косвенное. При прямом поиске изучаются следствия взаимодействия этих частиц с электронами или атомными ядрами с помощью наземной аппаратуры. Косвенные методы основаны на попытках обнаружения потоков вторичных частиц, которые возникают, например, благодаря аннигиляции солнечной или галактической тёмной материи.
Из всех гипотетических объектов Вселенной, предсказываемых научными теориями, черные дыры производят самое жуткое впечатление. И, хотя предположения об их существовании начали высказываться почти за полтора столетия до публикации Эйнштейном общей теории относительности, убедительные свидетельства реальности их существования получены совсем недавно.
Чёрная дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжениекоторой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом.
Вопрос о реальном существовании чёрных дыр тесно связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой следует их существование. В современной физике стандартной теорией гравитации, лучше всего подтверждённой экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), уверенно предсказывающая возможность образования чёрных дыр.
Кроме того, чёрными дырами часто называют объекты, не строго соответствующие данному выше определению, а лишь приближающиеся по своим свойствам к такой чёрной дыре — например, это могут быть коллапсирующие звёзды на поздних стадиях коллапса. В современной астрофизике этому различию не придаётся большого значения, так как наблюдательные проявления «почти сколлапсировавшей» («замороженной») звезды и «настоящей» («извечной») чёрной дыры практически одинаковы.
История представлений о чёрных дырах В истории представлений о чёрных дырах условно можно выделить три периода: Начало первого периода связано с опубликованной в 1784 году работой Джона Мичелла, в которой был изложен расчёт массы для недоступного наблюдению объекта. Второй период связан с развитием общей теории относительности, стационарное решение уравнений которой было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Публикация в 1975 году работы Стивена Хокинга, в которой он предложил идею об излучении чёрных дыр, начинает третий период. Граница между вторым и третьим периодами довольно условна, поскольку не сразу стали ясны все следствия открытия Хокинга, изучение которых продолжается до сих пор.
Обнаружение чёрных дыр На данный момент учёными обнаружено около тысячи объектов во Вселенной, которые причисляются к чёрным дырам. Всего же, предполагают учёные, существует десятки миллионов таких объектов. В настоящее время единственный достоверный способ отличить чёрную дыру от объекта другого типа состоит в том, чтобы измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом, который задаётся формулой , где G — гравитационная постоянная, M — масса объекта, c — скорость света.
Сверхмассивные черные дыры В центре нашего Млечного Пути и других галактик располагается невероятно массивная черная дыра в миллионы раз тяжелее Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры (такое название они получили) были обнаружены по наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик.
Еще в 2011 году ученые предположили, что примитивные черные дыры являются источником темной материи Исследователи Шраван Ханазоге и Михаэль Кесден в ходе своих научных экспериментов предположили, что примитивные черные дыры, то есть те, которые появились сразу после Большого Взрыва, могли быть источником темной материи в нашей вселенной.
Источник
Презентация «Черные дыры» (11 класс) по астрономии – проект, доклад
Презентацию на тему «Черные дыры» (11 класс) можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Астрономия. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад — нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 20 слайд(ов).
Слайды презентации
Черные дыры Ворошилов Егор 10А
Это настоящие властелины мрака, способные «проглотить» любой проходящий поблизости атом и не дать ускользнуть даже свету, — настолько мощно их притяжение. То, что попадает в чёрную дыру, покидает её, но уже в другой реальности — вероятно, в параллельной Вселенной. Однако пути назад у того, кто попадёт в другой мир с помощью чёрной дыры уже не будет. Поэтому, хоть я и с азартом отношусь к космическим полётам, лететь в чёрную дыру я не собираюсь Стивен Хокинг
Что Такое черная дыра
Название «черная дыра» было предложено Джоном Арчибальдом Уилером. Оно служило для обозначения небесного тела, притяжение которого настолько сильно, что не отпускает от себя даже свет. Потому она и «черная», что не испускает света.
Структура черной дыры:
Что будет если попасть в черную дыру
Черные дыры во вселенной
Самая большая (обнаруженная нами) черная дыра:
Но есть и две уникальные по своей природе черные дыры:
Как рождается черная дыра
Из чего же она состоит
Согласно некоторым предположениям черная дыра может состоять из нейтронов. Но доподлинно неизвестно.
Как умирают черные дыры
Почему черные дыры не представляют для нас угрозы:
Наша Солнечная система далеко не соседствует с чёрной дырой. Ближайшая из этих гигантских гравитационных искривляющих штук расположена в центре нашего Млечного пути, то есть, нашей Галактики.
3 интересных факта о черных дырах:
Они замедляют время: Сила притяжения в чёрной дыре настолько велика, что она может замедлять время. Это замедление времени происходит вследствие гравитационного замедления времени, которое объясняется теорией относительности Эйнштейна.
Эйнштейн однажды сказал, что человеческий разум, однажды «расширенный» гениальной идеей, уже никогда не сможет сжаться до первоначального состояния. Это прозвучит немного парадоксально, но исследование предельно сжатого состояния материи было, есть и долгое время будет одним из главных путей и стимулов расширения границ человеческого интеллекта и познания фундаментальных законов мироздания. Черная дыра — объект, который продолжает быть одним из самых загадочных для ученых — послать к нему космический зонд или пощупать его иным способом невозможно. Сможем ли мы до конца разгадать его загадку?
Источник
Презентация по физике «Черные дыры»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Черные дыры Выполнила ученица 9 «А» класса Дмитриева Алёна
Черные дыры – одни из наиболее интересных и таинственных объектов в космическом пространстве. Обладают высокой плотностью, а гравитационная сила настолько мощная, что даже свету не удается вырваться за ее пределы. Впервые о них заговорил Альберт Эйнштейн в 1916 году, когда создал общую теорию относительности. Сам термин возник в 1967 году благодаря Джону Уилеру. А первую черную дыру «заметили» в 1971 году.
Как выглядит черная дыра? Увидеть черные дыры во вселенной не представляется возможным, ведь они поглощают весь свет, попадающий в близлежащее пространство. Со специальных спутников было сделано рентгеновское изображение черных объектов, на котором виден яркий центр, являющийся источником излучения лучей.
Как образуются черные дыры? Черная дыра в космосе является отдельным миром, который имеет свои уникальные характеристики и свойства. Свойства космических дыр обусловлены причинами их появления. Относительно появления черных объектов существуют такие теории: Они являются результатом коллапсов, происходящих в космосе. Это может быть столкновение крупных космических тел или взрыв сверхновых звезд. Они возникают вследствие утяжеления космических объектов при сохранении их размеров. Причина такого явления не определена.
Что находится в черной дыре? Черный таинственный объект можно назвать дырой лишь с большой натяжкой. Центром этого явления является космическое тело, имеющее повышенную гравитацию. Результатом такой гравитации становится сильное притяжение к поверхности этого космического тела. При этом образуется вихревой поток, в котором вращаются газы и крупицы космической пыли. Поэтому черную дыру правильнее называть черной воронкой.
Чем опасны черные дыры? Иногда черные дыры описываются как объекты, поглощающие окружающие предметы, излучения и частицы. Такое представление неверно: свойства черной дыры позволяют ей впитывать лишь то, что попадает в зону ее влияния. Она может втягивать в себя космические микрочастицы и излучение, исходящее от звезд-двойников. Даже если планета находится вблизи черной дыры, она не будет поглощена, а продолжит двигаться по своей орбите.
Что будет, если попасть в черную дыру? Одни ученые предполагают, что все предметы, попадающие в эти дыры, растягиваются или разрываются на куски и не успевают достичь поверхности притягивающего объекта; Другие же ученые утверждают, что в дырах искривляются все привычные характеристики, поэтому предметы там как бы исчезают во времени и пространстве. По этой причине черные дыры иногда называют воротами в иные миры.
Виды черных дыр 1. Черные объекты звездных масс зарождаются в конце жизни некоторых звезд. Полное сгорание звезды и окончание термоядерных реакций приводит к сжатию звезды. Если же при этом звезда претерпит гравитационный коллапс, то сможет трансформироваться в черную воронку. 2. Сверхмассивные черные воронки. Ученые утверждают, что сердцевиной любой галактики является сверхмассивная воронка, образование которой является началом появления новой галактики. 3. Первичные черные дыры. Сюда могут относиться дыры различной массы, включая микродыры, образовавшиеся из-за расхождений в плотности материи и силе гравитации. Такие дыры – это воронки, образовавшиеся в начале зарождения Вселенной. 4. Квантовые черные дыры. Появляются как результат ядерных реакций и живут непродолжительное время. Квантовые воронки представляют наибольший интерес, так как их изучение может помочь ответить на вопросы по проблеме черных космических объектов.
Ближайшая черная дыра к Земле. Ближайшая черная дыра удалена от Земли на 3000 световых лет. Ее вес достигает 9-13 масс Солнца. Бинарный партнер этой дыры – звезда в полмассы Солнца. Еще одна относительно близкая к Земле воронка — Cygnus X-1. Она располагается от Земли в 6 тысячах световых лет и весит в 15 раз больше Солнца.
Интересные факты Если вы оказались внутри черной дыры, то гравитация будет вас растягивать. Но бояться не нужно, ведь вы умрете еще до того, как достигнете сингулярности. Исследования 2012 года предположили, что квантовые эффекты превращают горизонт событий в огненную стену, сделавшую из вас кучку пепла. Черные дыры не «всасывают». Этот процесс вызывается вакуумом, которого нет в этом образовании. Так что материал просто падает. Крошечные черные дыры могли появиться сразу после Большого Взрыва. Стремительно вращающееся пространство сжимало некоторые области в плотные дыры, с меньшей массивностью, чем у Солнца. Если звезда подойдет слишком близко, то ее может разорвать. Черные объекты на самом деле выглядят как разноцветные. Причина этого кроется в их радиомагнитном излучении. Черные воронки постепенно испаряются. Вес черных воронок может доходить до неимоверных размеров. Масса наибольшей черной дыры равняется 30 миллионам масс Солнца.
Источник