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 по астрономии на тему «Черные дыры»
Описание презентации по отдельным слайдам:
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ — конечный результат деятельности звёзд, масса кото-рых выше солнечной в пять или больше раз .После использования всех резервов ядерного горючего и прекращения реакций звезда умирает. Она взрывается и появляется сверхновая звезда(масса звезды больше солнечной в несколько раз). После чего все остатки от взрыва собираются в одну точку, концентрация которой превосходит плотность атома в 10000 раз и образуется чёрная дыра, которая, согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна (1915),влечет искривление пространства-времени.
СТРУКТУРА ЧЕРНОЙ ДЫРЫ Лучи света отклоняются мощным гравитационным полем, окружающим черную дыру. Вдали от дыры лучи искривляются слабо. Если же луч проходит совсем рядом с дырой, она может захватить его на круговую орбиту или засосать в себя совсем. сингулярность- всё вещество черной дыры собранное в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре. горизонт событий -граница черной дыры
РАДИУС Шварцшильда — В 1906 году немецкий физик Шварцшильц получил решение уравнений общей теории относительности для поля тяготения сферического тела. Из этого решения следует замечательный вывод: сила притяжения, действующая между массой М и пробной частицей m на расстоянии r от центра тяготеющей массы, возрастает до бесконечности при r = 2GM / cc , где G – гравитационная постоянная, c – скорость света.
Немецкий астроном Карл Шварцшильд (Karl Schwarzschild, 1873–1916) в последние годы своей жизни, используя уравнения общей теории относительности Эйнштейна, рассчитал гравитационное поле вокруг массы нулевого объема.)
Система звезда-и-чёрная дыра находится приблизительно на удалении в 10,000 световых лет в пределах нашей галактики Млечного пути.
Считается, что черные дыры, размером со звезду, являются телами больших звёзд, которые просто уменьшились до таких размеров после того, как израсходовали всё своё водородное топливо.
Как непосредственными наблюдениями — их существование устанавливается по тому мощному влиянию, которое они оказывают на другие объекты или по мощному рентгеновскому излучению. известно, «черные дыры» нельзя обнаружить
Наблюдения так называемых систем двойных звезд, когда в телескоп видна лишь одна звезда, дают основание считать, что невидимый партнер — черная дыра. Звезды этой пары расположены так близко одна к другой, что невидимая масса «высасывает» вещество видимой звезды и поглощает его.
В некоторых случаях удается определить время оборота звезды вокруг ее невидимого партнера и расстояние до невидимки, что позволяет рассчитать скрытую от наблюдения массу.
Вращаются горячая голубая звезда и, по всей вероятности, черная дыра с массой, равной 16 массам Солнца.
Светящееся небесное тело, обладающее плотностью, равной плотности Земли, и диаметром, в двести пятьдесят раз превосходящим диаметр Солнца, из-за силы своего притяжения не даст своему свету достигнуть нас. Таким образом, возможно, что самые большие светящиеся тела во Вселенной именно по причине своей величины остаются невидимыми.
По непонятным пока причинам, затухающая звезда трансформируется в сверхновую прежде, чем взорваться.
Красиво, но чрезвычайно опасно.
Слишком близко к черной дыре
Номер материала: ДБ-1164546
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Минобрнауки разработает рекомендации по организации обучения в условиях пандемии
Время чтения: 1 минута
Российских студентов будут обучать цифровым компетенциям
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки рекомендовало своим организациям вакцинировать сотрудников
Время чтения: 1 минута
В петербургской школе выпускникам выдали аттестаты с ошибочными QR-кодами
Время чтения: 1 минута
Петербургская школьница набрала 300 баллов на ЕГЭ
Время чтения: 1 минута
Второе высшее образование в творческих вузах станет бесплатным
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Источник
Презентация по астрономии «Черные дыры»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Описание слайда:
Презентация выполнена преподавателем БПОУ «Чувашское республиканское училище культуры (техникум)»
Алексеевой Еленой Анатольевной
Описание слайда:
Наверняка Вы не раз слышали о таких космических объектах как черные дыры. Уже не одно столетие они будоражат умы человечества, так как это одно из самых неосвоенных явлений Вселенной. Что же такое черная дыра?
Описание слайда:
Чepнaя дыpa – это сaмaя интpигующaя, caмaя вдoxнoвляющaя и caмaя нeулoвимaя вeщь вo вceй Bceлeннoй, извecтнaя чeлoвeчecтву. Существует множество вoпpocoв o чepныx дыpax, нa кoтopыe eщe пpeдcтoит oтвeтить. Ha нeкoтopыe из ниx acтpoнoмы ужe oтвeтили, в тo вpeмя кaк дpугиe вce eщe нaxoдятcя в тeopeтичecкиx paмкax и пpoдoлжaют пopoждaть мнoгoчиcлeнныe нaучныe гипотезы, c кoтopыми мы cтaлкивaeмcя eжeднeвнo.
Описание слайда:
Черная дыра́ — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе и лучи света.
Описание слайда:
Чepныe дыpы — нe чтo инoe, кaк ocтaтки мepтвыx звeзд. He вce звeзды пpeвpaщaютcя в чepныe дыpы. Haшe Coлнцe никoгдa нe cтaнeт oднoй из ниx! Toлькo звeзды, кoтopыe в 10-15 paз бoльшe Coлнцa, cтaнoвятcя Чepными дыpaми.
Описание слайда:
Второй период связан с развитием общей теории относительности, стационарное решение уравнений которой было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году.
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.
Публикация в 1975 году работы Стивена Хокинга, в которой он предложил идею об излучении чёрных дыр, начинает третий период.
1
2
3
Описание слайда:
Как образуются черные дыры
1. Гравитационный коллапс (катастрофическое сжатие) достаточно массивной звезды на конечном этапе её эволюции.
2. Коллапс центральной части галактики или протогалактического газа. Современные представления помещают огромную чёрную дыру в центр многих, если не всех, спиральных и эллиптических галактик. Например в центре нашей Галактики находится чёрная дыра Стрелец A*!
3. Формирование чёрных дыр в момент сразу после Большого Взрыва в результате флуктуаций гравитационного поля и/или материи. Такие чёрные дыры называются первичными.
4. Возникновение чёрных дыр в ядерных реакциях высоких энергий — квантовые чёрные дыры.
Описание слайда:
Чёрные дыры звёздных масс
Маленькая звезда
Белый карлик
Погасшая очень плотная звезда, состоящая в основном, в зависимости от массы, из гелия, углерода, кислорода, неона, магния, кремния или железа (основные элементы перечислены в порядке возрастания массы остатка звезды). Такие остатки называют белыми карликами.
Описание слайда:
Чёрные дыры звёздных масс
Средняя звезда
Нейтронная звезда
Нейтронная звезда — очень быстро вращающееся тело, оставшееся после взрыва сверхновой звезды. При диаметре 20 километров это тело имеет массу сравнимую с солнечной, один грамм нейтронной звезды весил бы в земных условиях более 500 миллионов тонн!
Описание слайда:
Чёрные дыры звёздных масс
Крупная звезда
Черная дыра
Поглощая вещество, черная дыра наращивает свою массу. По мнению ученых, в центре галактик существуют сверхмассивные черные дыры. Своей мощной гравитацией они воздействуют на звезды на огромнейшем расстоянии. В центре нашей галактики Млечный путь находится сверхмассивная черная дыра, масса которой составляет около 5 млн солнечных масс.
Описание слайда:
Сверхмассивные чёрные дыры
Разросшиеся очень большие чёрные дыры, по современным представлениям, образуют ядра большинства галактик. В их число входит и массивная чёрная дыра в ядре нашей галактики — Стрелец A*.
В настоящее время существование чёрных дыр звёздных и галактических масштабов считается большинством учёных надёжно доказанным астрономическими наблюдениями.
Описание слайда:
Первичные черные дыры
Первичные чёрные дыры в настоящее время носят статус гипотезы. Если в начальные моменты жизни Вселенной существовали достаточной величины отклонения от однородности гравитационного поля и плотности материи, то из них путём коллапса могли образовываться чёрные дыры. При этом их масса не ограничена снизу, как при звёздном коллапсе — их масса, вероятно, могла бы быть достаточно малой. Обнаружение первичных чёрных дыр представляет особенный интерес в связи с возможностями изучения явления испарения чёрных дыр.
Описание слайда:
Квантовые чёрные дыры
Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые микроскопические чёрные дыры, так называемые квантовые чёрные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации. Однако из общих соображений весьма вероятно, что спектр масс чёрных дыр дискретен и существует минимальная чёрная дыра — планковская чёрная дыра. Её масса — порядка 10(в -5 степени, г), радиус — 10(в -35 степени, м)
Описание слайда:
Белые дыры
Бе́лая дыра́ — гипотетический физический объект во Вселенной, в область которого ничто не может войти. Белая дыра является временно́й противоположностью чёрной дыры.
Теоретически предполагается, что белые дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества чёрной дыры, находящейся в обратном направлении термодинамической стрелы времени.
На сегодняшний день неизвестны физические объекты, которые можно достоверно считать белыми дырами, также неизвестны теоретически механизмы их образования помимо реликтового — сразу после Большого взрыва, а также нет предпосылок по методам их поиска (в отличие от сверхмассивных чёрных дыр, которые должны находиться, например, в центрах крупных спиральных галактик).
Израильские астрономы Алон Реттер и Шломо Хеллер предполагают, что аномальный гамма-всплеск GRB 060614, который произошёл в 2006 году, был «белой дырой».
Описание слайда:
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.
Описание слайда:
В этой презентации я предоставила самые основные факты, которые нужно знать о черных дырах. Более подробно о них вы сможете узнать из других источников, предлагаю некоторые из них:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Чёрная_дыра
BBC – сверхмассивные черные дыры
18 интересных фактов о черных дырах
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/18-interesnyh-faktov-o-chernyh-dyrah/
Описание слайда:
Спасибо за внимание
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Источник