EPEгрGmМ-r 4
Работа добавлена на сайт samzan.net:
- плотности атомного ядра
ρ = (M/V)= =1014г/см3
- Черные дыры
Самые массивные звезды в конце жизни превращаются в ЧД.
- Пусть легкое тело с массой m вертится вокруг тяжелого тела с массой М.
- Закон сохранения механической энергии Е
- Е=(mv2)/2+EP=const. (4.1)
- EP=Eгр.=-G(mМ)/r (4.2)
- Пусть Е=const<0 . (4.3)
- Пусть легкое тело улетает на бесконечность r→∞.
- EP→0, E→(m/2)v2≥0 , (4.4)
- Что противоречит (3).
- Следовательно, пока Е<0 легкое тело не сможет улететь в ∞ от тяжелого тела из-за малой скорости.
- При какой минимальной Е тело улетит в ∞??
- ЕМИН.=0 . (4.5)
- Подставим это в (4.1)
- Е=(mv2)/2+EP=0. (4.6)
- Сюда подставим (4.2)
- (mv2)/2-(G(mМ)/r)=0
- Или
- (v2)/2-(GМ)/r=0,
- (v2)/2=(GМ)/r
- (v2)=(2GМ)/r . (4.7)
- Оказывается, при такой Е=0 траектория – парабола, соответствующая скорость – параболическая скорость.
- Вторая космическая скорость V2 – наименьшая скорость, имея которую тело улетит на бесконечность, двигаясь по параболе, стартуя с поверхности массивного тела.
- V2 зависит от радиуса массивного тела, чем меньше радиус, тем больше V2. Для достаточно малого радиуса rg
V2= C
- Если r < rg, то
- V2> C
- Но таких скоростей для частиц нет! Итак, если r < rg, то ничто, даже свет, не сможет улететь от объекта на бесконечность. Это тело и будет черной дырой.
- Отсюда следует, что для внешнего наблюдателя радиус ЧД равен гравитационному радиусу rg. Оказывается rg пропорционален массе ЧД.
- С. Хокинг – излучение ЧД – они светят! Как АЧТ!!
- Стивен Хокинг (гениальный физик, математик из Англии) показал в 70-е годы 20 века, что на поверхности сферы с радиусом rg вокруг ЧД гравит. поле столь сильное, что происходят флуктуации Космического вакуума и в результате рождаются пары (частица + античастица). Так как масса фотона равна нулю, то легче всего рождаются фотоны (кванты света), причем антифотон совпадает с фотоном. Итак, на сфере с радиусом rg рождается пара фотонов, один из которых уходит внутрь ЧД (его мы никогда не увидим), другой улетает от ЧД. Таких фотонов много, Хокинг доказал, что «поверхность» ЧД светит как абсолютно черное тело (АЧТ), нагретое до некоторой температуры Т . Оказывается (С. Хокинг), эта температура ЧД обратно пропорциональна массе ЧД.
ТЧД = А/МЧД
Энергия фотонов всегда положительна, поэтому фотоны уносят энергию ЧД, следовательно, энергия ЧД за счет излучения Хокинга уменьшается. Но ЧД – объект теории относительности, в школьном варианте которой изучается энергия покоя
Е0 = МС2.
С – скорость света.
Гибель ЧД
Так как энергия ЧД уменьшается, то и масса ЧД уменьшается за счет излучения Хокинга! ЧД «испаряется» (фазовый переход!!) и за конечное время она совсем исчезнет! При уменьшении массы температура ЧД растет, это усиливает излучение ЧД. В конце жизни ЧД ее масса стремится к нулю, а температура – к бесконечности. Можно показать, что при этом мощность излучения ЧД стремится к бесконечности. Это значит, что ЧД кончает жизнь путем взрыва, который в сто раз мощнее взрыва водородной бомбы той же массы. Хокинг вычислил и время жизни ЧД, которое пропорционально массе в кубе.
Лучше всего изучены ЧД звездной массы, их массы больше 2,5 масс Солнца и меньше ста масс Солнца. Для ЧД в три раза тяжелее Солнца время жизни будет больше 1068 лет (1 и 68 нулей!). Вспомним, что наша Вселенная существует меньше 1011 лет. Излучение Хокинга таких звездных ЧД столь слабо, что обнаружить его на космических расстояниях нельзя.
Осталось обсудить три вопроса.
- Что такое ЧД?
- Какие бывают ЧД?
- Как их ищут? И сколько нашли?
127. Что такое ЧД?
ЧД – объект с максимальным полем гравитации, около которого пространство сильно искривлено, то есть не выполняются теоремы геометрии Евклида. Для внешнего наблюдателя радиус ЧД равен гравитационному радиусу rg . Из под rg никакие сигналы и частицы не вылетают. Т. Об отсутствии волос у ЧД. Экспериментально узнать, что внутри ЧД нельзя. Если тело падает на ЧД, то мы никогда не увидим, как оно попадет внутрь ЧД, так как по нашим часам этот процесс растянется на бесконечное время.
Более того, никакое тело не может целым упасть на ЧД, т. к. при приближении к ЧД возрастают приливные силы и на некотором расстоянии от ЧД они станут равны бесконечности, т.е. любое тело, падающее на ЧД, за счет приливных сил разрушается на элементарные частицы.
П.128. Какие бывают ЧД?
- Звездные ЧД – они образуются в конце жизни массивных звезд. Их масса от 2,5 до 100 масс Солнца.
- Минидыры, их масса меньше 1012 кг (это масса горы или астероида). Их температура очень велика и они взрываются в конце жизни (см. выше). Минидыры пока не найдены.
- Сверхмассивные ЧД – их масса от миллионов до миллиардов масс Солнца. Как они образуются не совсем понятно, но несколько десятков таких объектов найдены в центрах галактик, в том числе в ядре нашей Галактики.
- ЧД промежуточной массы.
П.129. Как ищут ЧД? И сколько нашли?
Ограничимся поисками звездных ЧД, так как этот вопрос разработан лучше всего. Основная проблема – в том, как отличить нейтронную звезду (НЗ) от ЧД? НЗ и ЧД имеют очень малые размеры (10 км. И меньше) и близкие массы – масса НЗ около двух масс Солнца, масса ЧД более 2,5 масс Солнца. И на НЗ и на ЧД падает вещество (газ), двигаясь по спирали и разгоняясь почти до скорости света. При этом газ разогревается до миллионов Кельвинов и испускает рентгеновы лучи. Это излучение и было обнаружено от многих источников. Кроме того, НЗ-ы имеет кристаллическую поверхность и сильное магнитное поле, это приводит к тому, что многие НЗ являются пульсарами, которые были обнаружены в 1967г. 46 лет назад (1967)… ЧД не имеют твердой поверхности и сильного магнитного поля, следовательно, они не могут быть пульсарами. Но главным отличием НЗ и ЧД является масса (у ЧД она больше). Масса надежно определяется в двойных звездных системах – это две звезды, которые притягиваются друг к другу и движутся вокруг общего центра масс. Причем одна звезда – оптическая, т.е. ее видно в оптический телескоп и можно фотографировать. Вторую звезду в оптический телескоп не видно, но изучая движение первой звезды на фоне других более далеких звезд, можно найти массы обеих звезд.
Оказалось, что у всех пульсаров, у которых удается определить массы, они заключены в интервале от 1,2 до 2,4 масс Солнца, что согласуется с теорией НЗвезд. Сейчас известно около ста кандидатов в звездные ЧД. Ни один из них не является пульсаром и массы всех кандидатов в ЧД от 2,5 до 30 масс Солнца, в полном согласии с теорией. Самый старый кандидат в ЧД – это Лебедь – Х-1 – он известен более 35 лет. Лебедь – это название созвездия, оно хорошо видно в Хакасии. Буква «Х» означает, что этот кандидат - мощный источник рентгеновских лучей («Х-лучи» по терминологии Рентгена, которая принята на Западе). Цифра 1 значит, что это первый объект такого типа, найденный в созвездии Лебедя.
Лебедь – Х-1 – это двойная звезда, одна из которых оптическая (сверхгигант по светимости), вторая звезда невидимая, но она – мощный источник Х-лучей. ЕЕ масса около 10 масс Солнца, Такой массивный источник рентгеновских лучей может быть только ЧДырой.
Новейшее открытие последних 5-6-ти лет – ЧД промежуточной массы несколько тысяч масс Солнца.
Наше занятие заканчивается. Два заключительных замечания. В след. Раз поговорим о рождении Вселенной – о модели инфляции.
PAGE 10
2. Признаки вводных слов и конструкций- к ним нельзя задать вопрос от других членов предложения; они замен
3. Без прошлого нет будущего а без ясного представления истории какойлибо отрасли человеческой деятельност
4. Лекция ХI 1. Сильно вырожденный ферми газ
5. Пространство и время в физике
6. Лекція 2 АНТИЧНА ФІЛОСОФІЯ 1
7. управленческого строения ключевого сектора формируемой в настоящее время национальной инновационной эконо
8. АВТОРИТАРИЗМ И ТОТАЛИТАРИЗМ
9. О чем бы вы ни мечтали приступайте В дерзости есть гений и сила и волшебство
10. Основные механизмы регуляции активности эндокринных желез
11. Реферат- Основні напрямки фінансового аналізу
12. Создание и модернизация автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога
13. ТЕМА- ПРОКУРОРСКИЙ НАДЗОР КАК САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ОТРАСЛЬ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14. Тема-[[УстройствоТО и ремонт автомабильных шин]]
15. Введение Особую актуальность воспитание дружеских отношений приобретает на ступени дошкольного детства
16. на тему Анализ состояния имущества по балансу предприятия
17. популярных изданий много лет назад
18. а в основную память ЭВМ операция вывода это пересылка данных из основной памяти на внешнее устройство в вы
19. ЫАлтынсарин о~ы~ан Орынборда~ы орыс~аза~ мектебіні~ ашылуы
20. Дальпромпоставка Одним из мероприятий для улучшения деятельности ООО Дальпромпоставка будет вне