Еволюція зірок

Погляди сучасної астрономії на еволюцію та утворення зірок. Ідеї вчених-астрономів щодо нейтронних зірок: їх властивості та процес формування. Вивчення та уявлення про малі та надмасивні чорні діри: поняття, структура та особливості випромінювання.

Рубрика Астрономия и космонавтика
Вид реферат
Язык украинский
Дата добавления 18.11.2011
Размер файла 30,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

астрономія зірка нейтронний чорний діра

Вступ

1. Еволюція зірок

2. Нейтронні зірки

3. Чорні діри

3.1 Структура чорної діри

3.2 Випромінювання чорної діри

Висновок

Список використовуваної літератури

Вступ

Дивлячись на всіяне зорями небо, людина приходить у захват, не залишаючись байдужим до того, що бачить. «Відкрилася безодня, зірок повна. Зіркам числа немає, безодні - дна », - ці прекрасні рядки М.В. Ломоносова, образно і найбільш повно описують перше враження, яке відчуває людина, милуючись заворожливою картиною зоряного неба. ? Про зірки складено безліч віршів і пісень. Зірки й безкрайній небесний простір завжди притягували і притягують всіх: і саму звичайну людини, і поета, і вченого. Але для вчених зоряне небо - не тільки предмет захоплення і насолоди, але і захоплюючий, невичерпний об'єкт досліджень.

У ясну погоду в безмісячну ніч неозброєним оком можна спостерігати на небосхилі до трьох тисяч зірок. Але це лише невелика частина зірок та інших космічних об'єктів, з яких складається Всесвіт.

1. Еволюція зірок

Сучасна астрономія має велику кількість аргументів на користь твердження, що зірки утворюються шляхом конденсації хмар газово-пилової міжзоряного середовища. Процес утворення зірок з цього середовища продовжується і в даний час. З'ясування цієї обставини є одним з найбільших досягнень сучасної астрономії. Ще порівняно недавно вважали, що всі зірки утворилися майже одночасно багато мільярдів років тому. Краху цих метафізичних уявлень сприяв, насамперед, прогрес спостережної астрономії і розвиток теорії будови і еволюції зірок. У результаті стало ясно, що багато спостережувані зірки є порівняно молодими об'єктами, а деякі з них виникли тоді, коли на Землі вже була людина.

Важливим аргументом на користь висновку про те, що зірки утворюються з міжзоряного газово-пилової середовища, служить розташування груп завідомо молодих зірок (так званих «асоціацій») в спіральних гілках Галактики. Справа в тому, що згідно з радіоастрономічних спостережень міжзоряний газ концентрується переважно в спіральних рукавах галактик. Зокрема, це має місце і в нашій Галактиці. Більш того, з детальних «радіо зображень» деяких близьких до нас галактик випливає, що найбільша щільність міжзоряного газу спостерігається на внутрішніх (по відношенню до центру відповідної галактики) краях спіралі, що знаходить природне пояснення, на деталях якого ми тут зупинятися не будемо. Але саме в цих частинах спіралей спостерігаються методами оптичної астрономії «зони Н», тобто хмари іонізованого міжзоряного газу. Причиною іонізації таких хмар може бути тільки ультрафіолетове випромінювання масивних гарячих зірок - об'єктів завідомо молодих.

Центральним у проблемі еволюції зірок є питання про джерела їх енергії. У минулому столітті і на початку цього століття пропонувалися різні гіпотези про природу джерел енергії Сонця і зірок. Деякі вчені, наприклад, вважали, що джерелом сонячної енергії є безперервне випадання на його поверхню метеорів, інші шукали джерело в безперервному стисненні Сонця. Звільняється при такому процесі потенційна енергія могла б, за деяких умов «перейти у випромінювання. Як ми побачимо, нижче, це джерело на ранньому етапі еволюції зірки може бути досить ефективним, але він ніяк не може забезпечити випромінювання Сонця протягом необхідного часу.

Успіхи ядерної фізики дозволили вирішити проблему джерел зоряної енергії ще наприкінці тридцятих років нашого століття. Таким джерелом є термоядерні реакції синтезу, що відбуваються в надрах зірок при пануючої там дуже високій температурі (близько десяти мільйонів градусів).

Тепер можна уявити картину еволюції якої-небудь зірки наступним чином. З різних причин (їх можна вказати кілька) початок конденсуватися хмара міжзоряного газово-пилової середовища. Досить скоро (зрозуміло, за астрономічними масштабами!) Під впливом сил всесвітнього тяжіння з цієї хмари утворюється порівняно щільний непрозорий газовий кулю. Строго кажучи, ця куля ще не можна назвати зіркою, тому що в його центральних областях температура недостатня для того, щоб почалися термоядерні реакції. Тиск газу всередині кулі не в змозі поки врівноважити сили притягання окремих його частин, тому він буде безупинно стискуватися. Деякі астрономи раніше вважали, що такі протозірки спостерігаються в окремих туманностях у вигляді дуже темних компактних утворень, так званих глобул. Успіхи радіоастрономії, однак, змусили відмовитися від такої досить наївною точки зору. Звичайно одночасно утворюється не одна протозірка, а більш-менш численна група їх. Надалі ці групи стають зоряними асоціаціями і скупченнями, добре відомими астрономам. Досить імовірно, що на цьому самому ранньому етапі еволюції зірки навколо неї утворюються згустки з меншою масою, які потім поступово перетворюються на планети.

Але що станеться з зірками, коли реакція «гелій - вуглець» у центральних областях вичерпає себе, так само як і воднева реакція в тонкому шарі, що оточує гаряче щільне ядро? Яка стадія еволюції наступить слідом за стадією червоного гіганта?

Сукупність даних спостережень, а також ряд теоретичних міркувань говорять про те, що на цьому етапі еволюції зірки, маса яких менша, ніж 1,2 маси Сонця, істотну частину своєї маси, творчу їхню зовнішню оболонку, «скидають». Такий процес ми спостерігаємо, мабуть, як утворення так званих «планетарних туманностей». Після того, як від зірки відокремиться з порівняно невеликою швидкістю зовнішня оболонка, «розкриються» її внутрішні, дуже гарячі шари. При цьому відокремилася оболонка буде розширюватися, все далі й далі відходячи від зірки.

Зоряні рештки можуть бути трьох різновидів: це білі карлики, нейтронні зірки і чорні діри.

Природа білих карликів як «мертвих» зірок стала досить ясна після піонерської роботи С. Чандрасекара на початку 1930-х років. Та термоядерна «піч», яка підтримує структуру звичайних зірок, не може бути причиною стійкості зовнішніх шарів у білих карликів просто тому, що в них вже вичерпано все пальне. Для розуміння того, що ж підтримує структуру білого карлика, розглянемо речовину в серцевині колапсуючої, вмираючої зірки. У міру стиснення зірки тиску і щільності стають такі великі, що всі атоми повністю «роздавлюються». У результаті виходить море вільних електронів, у якому як би «плавають» ядра. Електрони мають спіном, або власним «обертанням», внаслідок чого їх поведінка підкоряється важливого закону природи, що зветься у фізиці принципом заборони Паулі. Згідно з цим, два електрони одночасно не можуть займати одне і те ж місце, якщо їх швидкості і спіни однакові. У міру стиснення вмираючої зірки електрони піддаються тиску до такої міри, що врешті-решт виявляються заповненими всі вакансії можливого розташування і швидкостей електронів. Як тільки це сталося, електрони починають з великою силою діяти один на одного, чинячи опір подальшому стисненню вмираючої зірки. Таким чином, виникає тиск вироджених електронів, що запобігає необмежену стиск (колапс) білого карлика.

Білі карлики відомі астрономам вже протягом багатьох років. Ці зірки настільки звичайні, що до недавніх пір всі вважали їх кінцевим станом усіх вмираючих зірок.

Виконавши детальні розрахунки структури білих карликів, Чандрасекара прийшов до цікавого відкриття: для маси білого карлика існує сувора верхня межа. Тиск вироджених електронів здатне підтримувати речовина мертвої зірки лише в тому випадку, якщо її маса не перевищує приблизно 1,25 маси Сонця. Якщо ж маса вмираючої зірки істотно більше 1,25 сонячної, то навіть потужних сил між виродженими електронами недостатньо для того, щоб протистояти нищівного тиску горішніх шарів зірки. Цей критичний межа маси - близько 1,25 маси Сонця-називається межею Чандрасекара.

Так як білі карлики вельми звичайні і так як не було відомо інших типів «мертвих» зірок, то астрономи вважали, що всі вмираючі зірки примудряються так чи інакше скинути достатню кількість речовини, щоб їх маси опинилися в межах маси Чандрасекара і дали нейтрони. Коли, нарешті, вся зірка майже цілком перетвориться на нейтрони, знову почне відігравати важливу роль принцип заборони Паулі. Сили між нейтронами викличуть появу тиску вироджених нейтронів. Це нове, ще більш могутнє тиск здатний зупинити стиск і веде до появи зоряного тіла нового типу - нейтронної зірки.

2. Нейтронні зірки

Через п'ять років, в 1939 р., Ю.Р. Оппенгеймер і Г. Волков опублікували великі обчислення, що доводять плідність міркувань С. Чандрасекара. Але так як ніхто ніколи не спостерігав нейтронних зірок, ці пророчі ідеї не знайшли підходящої ґрунту. По суті справи астрономи просто не знали, де і як їм шукати нейтронні зірки.

У 1054 р. н. е.. астрономи Стародавнього Китаю відзначили появу на небі «зірки-гості» в сузір'ї Тельця. Яскравість цієї нової зірки була настільки велика, що її можна було бачити без праці в сонячний день, Потім вона почала слабшати і незабаром зовсім пропала з поля зору.

Більшість нейтронних зірок утворюється при колапсі ядер зірок масою більше десяти сонячних. Їх народження супроводжується грандіозним небесним явищем - спалахом наднової зірки, і тому коли сучасні астрономи направили свої телескопи на те місце неба, де, за давніми записами, з'явилася «зірка-гостя», вони виявили чудову Крабоподібну туманність. Крабоподібна туманність є прекрасним прикладом залишку вибуху наднової, а давньокитайським астрономам настільки пощастило, що вони побачили вмираючу зірку, коли вона скидала свою атмосферу.

Перші пульсари були відкриті в 1968 р., коли радіоастрономи виявили регулярні сигнали, що йдуть до нас з чотирьох точок Галактики. Вчені були вражені тим фактом, що якісь природні об'єкти можуть випромінювати радіоімпульси в такому правильному і швидкому ритмі. Спочатку, правда, ненадовго астрономи запідозрили участь якихось мислячих істот, що мешкають в глибинах Галактики. Але незабаром було знайдено природне пояснення. У потужному магнітному полі нейтронної зірки, що рухаються по спіралі електрони генерують радіохвилі, які випромінюються вузьким пучком, як промінь прожектора. Зірка швидко обертається, і радіо промінь перетинає лінію нашого спостереження, немов маяк. Деякі пульсари випромінюють не тільки радіохвилі, але й світлові, рентгенівські і гамма-промені. Період найповільніших пульсарів близько чотирьох секунд, а найшвидших - тисячні частки секунди. Обертання цих нейтронних зірок було з якихось причин ще більш прискорено; можливо, вони входять в подвійні системи. Наприкінці 1968 астрономів чекала нова радість: був виявлений пульсар, який знаходиться точно посередині Крабоподібної туманності. Цей пульсар, відомий як NP 0532, - самий швидко пульсуючий з усіх пульсарів. Імпульси радіовипромінювання приходять від нього по 30 разів за секунду. Це відкриття дало астрономам привід для підозр, що вмираючі зірки можуть мати якийсь стосунок до пульсара. Безпосередні розрахунки показали, що білі карлики не здатні давати тридцять імпульсів радіошумів в секунду. Прийшла пора воскресити ідеї Бааде, Цвіккі, Оппенгеймера і Волкова.

Усі зірки обертаються і всі вони, ймовірно, володіють магнітними полями. У звичайних умовах обидва цих властивості досить несуттєві. Наприклад, Сонце робить один оборот навколо своєї осі приблизно за місяць. Його магнітне поле до того ж досить слабке. У середньому у Сонця магнітне поле має приблизно таку ж напруженість, як і у Землі. Однак якщо Сонце або подібна йому зірка стане стискатися до розмірів нейтронної зірки, то обидва зазначених властивості придбають виключно важливе значення. Щоб зрозуміти причини цього, уявімо собі фігуристку, що робить пірует на льоду. Це - прямий наслідок фундаментального закону фізики, відомого як закон збереження моменту кількості руху. Подібним же чином, якщо велика зірка, розміром з Сонце, стискається до малого обсягу, то швидкість її обертання стрімко зростає. Тому астрономи вважають, що нейтронні зірки дуже швидко обертаються, ймовірно, швидше, ніж оборот за секунду.

Коли зірка дуже велика, її магнітне поле розподілено по багатьом мільйонам квадратних кілометрів її поверхні. Напруженість магнітного поля в усіх точках поверхні досить невелика. Однак, вмираючи, зірка зменшується в розмірах. То магнітне поле, яке спочатку було розподілено на великій площі, зосереджується на декількох сотнях квадратних кілометрів. При скороченні площі, займаної магнітним полем, його напруженість теж стрімко зростає. Якби зірка начебто Сонця стиснулася до розмірів нейтронної зірки, то напруженість її магнітного поля збільшилася б приблизно в мільярд разів!

У астрономів, які обіймають проблемами нейтронних зірок, є вагомі підстави вважати, що ці зірки швидко обертаються навколо осі і володіють потужними магнітними полями.

Не може існувати нейтронних зірок з масою більше приблизно 2,25 сонячної! Вище цього критичної межі тиск вироджених нейтронів у свою чергу виявляється недостатнім, щоб підтримати вмираючу зірку.

Спостереження подвійних зірок свідчать про те, що у Всесвіті існують зірки з масами до 40 або 50 сонячних. Розрахунки процесів еволюції зірок говорять про те, що масивні зірки старіють дуже швидко. Припустимо, що вмираюча масивна зірка не викине все зайве речовина в космічний простір спалахнувши як найновіша, нехай тому, що залишилася від зірки мертва серцевина володіє масою більше 3 сонячних мас. Така зірка не може стати білим карликом, так як її маса значно перевищує межу Чандрасекара. Така зірка не може стати і пульсаром, бо її маса занадто велика, щоб її могла витримати тиск виродженого нейтронного газу. Що вмирає зірка, мертва серцевина якої містить речовини більше 3 сонячних мас просто стає менше і менше. Спрямована всередину нищівного сила ваги мільярдів тонн речовини не може зустріти гідного опору. У міру стиснення зірки напруженість гравітаційного поля навколо неї стає все більше. У ході триваючого стиснення наростає викривлення простору-часу. Нарешті, коли зірка стиснеться до поперечника у кілька кілометрів, простір-час «згорнеться» і зірка зникне, а те, що залишиться, називається чорною дірою.

3.Чорні діри

У наш час важко знайти людину, яка не чула б про чорні діри. Разом з тим, мабуть, не менш важко відшукати того, хто зміг би пояснити, що це таке. Втім, для фахівців чорні діри вже перестали бути фантастикою - астрономічні спостереження давно довели існування як «малих» чорних дір (з масою порядку сонячної), які утворилися в результаті гравітаційного стиснення зірок, так і надмасивних (до 109 мас Сонця), які породив колапс цілих зоряних скупчень в центрах багатьох галактик, включаючи нашу. В даний час мікроскопічні чорні діри шукають в потоках космічних променів надвисоких енергій (міжнародна лабораторія Pierre Auger, Аргентина) і навіть припускають «налагодити їх виробництво» на Великому адронному коллайдері (LHC). Проте справжня роль чорних дір, їх «призначення» для Всесвіту, знаходиться далеко за межами астрономії та фізики елементарних частинок. При їх вивченні дослідники глибоко просунулися в науковому розумінні перш суто філософських питань - що є простір і час, чи існують межі пізнання Природи, яка зв'язок між матерією та інформацією.

Термін «чорна діра» був запропонований Дж. Уілер в 1967 році, однак перші пророкування існування тіл настільки масивних, що навіть світло не може їх покинути, датуються XVIII століттям і належать Дж. Мітчеллу і П. Лапласа. Їх розрахунки грунтувалися на теорії тяжіння Ньютона і корпускулярну природу світла.

3.1 Структура чорної діри

Вдалині від чорної діри простір-час майже плоске, і там світлові промені поширюються прямолінійно. Це - важливий факт. Промені світла, що проходять ближче до чорної дірки, відхиляються на більш значні кути. Коли світло поширюється через область простору-часу з більшою кривизною, його світова лінія стає все більш викривленою. Можна навіть направити промінь світла точно в такому напрямку щодо чорної діри, щоб цей світ виявився спійманий на кругову орбіту навколо дірки. Ця сфера навколо чорної діри іноді називається «Фотон сферою» або - фотонів окружністю»; вона утворена світлом, оббігали навколо чорної діри по всіляких кругових орбітах. Кожна зірка у Всесвіті посилає хоч трохи світла саме на таку відстань від чорної діри, що цей світ захоплюється на фотонних сферу.

Слід пам'ятати, що ці кругові орбіти на фотонів сфері надзвичайно нестійкі. Щоб зрозуміти сенс цього твердження, уявімо собі майже кругову орбіту Землі навколо Сонця. Орбіта Землі стійка. Якщо Землю злегка штовхнути, то не станеться нічого особливого. Однак коли промінь світла хоч трохи відхилиться від свого ідеального кругового шляху на фотонів сфері, то він дуже швидко піде по спіралі або всередину чорної діри, або назад в космічний простір. Саме нікчемне обурення, куди б воно не було спрямовано - всередину або назовні, відводить світло з фотонами сфери. Саме в цьому сенсі говорять про нестійкість всіх кругових орбіт на фотонів сфері.

Нарешті, ті промені світла, які націлені майже прямо на чорну діру, «всмоктуються» в неї. Такі промені назавжди йдуть з зовнішнього світу чорна діра їх буквально поглинає.

Представлений тут сценарій описує поведінку самого простого з можливих типів чорних дір. У 1916 р., всього через кілька місяців після того, як Ейнштейн опублікував свої рівняння гравітаційного поля, німецький астроном Карл Шварцшильда знайшов їх точне рішення, яке, як виявилося згодом, описує геометрію простору-часу поблизу ідеальної чорної діри. Це рішення Шварцшильда описує сферично симетричну чорну дірку, що характеризується тільки масою. Породила цю чорну діру гіпотетична вмираюча зірка повинна не обертатися і бути позбавленою як електричного заряду, так і магнітного поля. Речовина такий вмираючої зірки падає по радіусу «вниз» до центру зірки, і кажуть, що вийшла, чорна діра має сферичної симетрією. Якби чорна діра виникала при колапсі обертається зірки, то у неї були б якесь «привілейоване» напрям, а саме діра мала б віссю обертання. Рішення Шварцшильда вільно від подібних ускладнень. Така шварцшільдовська чорна діра представляє собою найпростіший з усіх можливих типів чорної діри. Ми обмежимося розглядом лише цього простого випадку.

Зрозуміти природу шварцшільдовської чорної діри можна, розглядаючи масивну (але не обертається і не має заряду) вмираючу зірку в процесі гравітаційного колапсу. Нехай хтось стоїть на поверхні такої вмираючої зірки, у якої тільки що вичерпалося ядерне паливо. Безпосередньо перед початком колапсу наш спостерігач бере потужний прожектор і направляє його промені в різні боки. Так як речовина зірки поки розподілено в досить великому обсязі простору, гравітаційне поле біля поверхні зірки залишається досить слабким. Тому промінь прожектора поширюється прямолінійно або майже прямолінійно. Однак після початку колапсу речовина зірки стискається в усі меншому і меншому обсязі. У міру зменшення розмірів зірки тяжіння у її поверхні зростає все більше і більше. Збільшення кривизни простору-часу призводить до відхилення світлового променя від колишнього прямолінійного розповсюдження. Спочатку промені, що виходять з прожектора під малим кутом до горизонту, відхиляються вниз до поверхні зірки. Але надалі, в міру розвитку колапсу, нашому дослідникові доводиться направляти промені вгору все ближче до вертикалі, щоб вони могли назавжди піти від зірки. Врешті-решт, на деякій критичній стадії колапсу дослідник виявить, що вже ніякої промінь не в змозі піти від зірки. Як би наш дослідник ні направляв свій прожектор, його промінь все одно змінює свій напрямок так, що знову падає вниз, на зірку. Тоді кажуть, що зірка пройшла свій горизонт подій. Ніщо, опинившись за горизонтом подій, не може вийти назовні, навіть світло. Дослідник вмикає свій радіопередавач і виявляє, що він нічого не може передати залишилися зовні, оскільки радіохвилі не здатні вирватися за обрій подій. Наш дослідник буквально зникає з зовнішньої Всесвіту.

Термін «горизонт подій» - дуже вдала назва для тієї поверхні в просторі-часу, з якою ніщо не може вибратися. Це справді «обрій», за яким всі «події» пропадають з поля зору. Іноді горизонт подій, що оточує чорну діру, називають її поверхнею.

Знаючи рішення Шварцшильда, можна розрахувати положення горизонту подій, що оточує чорну діру. Наприклад, поперечник сфери горизонту подій чорної діри з масою, рівною 10 сонячних мас, становить близько 60 км. Як тільки вмираюча зірка з масою в 10 сонячних мас стиснеться до поперечника в 60 км, простір-час настільки сильно скривилося, що навколо зірки виникне горизонт подій. У результаті зірка зникне.

У момент, коли вмираюча зірка піде за свій горизонт подій, її розміри ще досить великі, але ніякі фізичні сили вже не зможуть зупинити її подальше стиснення. І зірка в цілому продовжує стискатися, поки, нарешті, не припинить своє існування в точці в центрі чорної діри. У цій точці нескінченно тиск, нескінченна щільність і нескінченна кривизна простору-часу. Це «місце» в просторі-часу іменується сингулярністю.

Перш за все, чорну діру оточує фотонна сфера, що складається з променів світла, що рухаються по нестійким кругових орбітах. Всередині фотонів сфери знаходиться горизонт подій - односторонньо пропускає поверхню в просторі-часу, з якою ніщо не може вирватися. Нарешті, в центрі чорної діри знаходиться сингулярність. Все те, що провалюється крізь горизонт подій, засмоктується в сингулярність, де воно під дією нескінченно сильно викривленого простору-часу припиняє своє існування. Після того як вмираюча зірка заходить за свою фотонних сферу і наближається до горизонту подій, від неї в навколишнє Всесвіт може вирватися все менше і менше світлових променів. У міру наближення катастрофічного колапсу масивної зірки до його неминучого кінця, променям світла з поверхні зірки стає все важче і важче піти назавжди від зірки.

З наближенням поверхні зірки до горизонту подій її яскравість убуває з неймовірною швидкістю. Через всього 1 / 1000 з після початку гравітаційного колапсу конус виходу стає настільки вузьким, що лише одна квадрильйон (10 ~ 15!) Світла зірки може вислизнути в зовнішню Всесвіт. Усього мить і колишня яскрава зірка стає майже зовсім чорної.

Одночасно з швидким ослабленням яскравості вмираючої зірки вступає в гру й інший важливий ефект. Тяжіння викликає уповільнення перебігу часу. Цей ефект іменується гравітаційним червоним зміщенням бо світло, яке випускається атомами, зануреними у гравітаційне поле, «зміщується» у бік більш довгих хвиль. Тому в ході посилення гравітаційного поля поблизу зірки в процесі її колапсу світло, яке випускається атомами на поверхні цієї зірки, відчуває все більшу і більшу червоне зміщення. Тому для спостерігає її з боку астронома коллапсуюча зірка стає одночасно і слабкою, і випромінюючої світло все більш довгих (більш «червоних») хвиль.

3.2 Випромінювання чорної діри

Чорна діра народжує частинки. Порівняно великі чорні діри масою в декілька сонячних мають настільки низькою температурою, що можуть робити тільки «безмасові» частинки - частки, що летять завжди зі швидкістю світла і не мають власної маси спокою. До них, відносяться фотони, електронні та мюонні нейтрини, їх античастинки і, нарешті, ще гравітон - кванти гравітаційних хвиль. Чорна діра масою, типовою для зірок, народжує особливо багато нейтрино (81% усього потоку) всіх сортів, потім фотонів (17%) і гравітонів (2%). Той факт, що різні частинки випромінюються в різних кількостях, пояснюється різницею їхніх властивостей. Нейтрино випромінюється більше за все, тому що їх внутрішній кутовий момент (спін) мінімальний (1 / г), а гравітонів менше за все, так як їх спін максимальний (2).

Чорні діри малої маси мають велику температуру. Так, температура чорних дір масою, меншою; 1017-1016 р, вище 109-1010 К. Ці чорні діри породжують, крім перерахованих частинок, електронно-позитронні пари. Зауважимо, що розміри таких чорних дір становлять усього 1011см (в 1000 разів менше розміру атома).

Ще менші чорні діри масою <5 * 1014 р здатні випромінювати мюони і більш важкі елементарні частинки. Чорна діра масою 1014 г випромінює 12% важких частинок і античастинок, 28% електронів і позитронів,. 48% нейтрино всіх сортів, 11% фотонів і 1% гравітонів (розмір цих чорних дір менше атомного ядра).

Особливу важливість квантові процеси набувають для первинних чорних дірок. Якщо на початку розширення Всесвіту, коли речовина була щільним, утворилися чорні діри масою, меншою 1015г, то всі вони повинні до нашого часу випаруватися. З цієї причини процес, відкритий Хоукінг, має дуже важливе значення для космології. Процес випаровування первинних чорних дірок веде до випромінювання високочастотних фотонів - гамма-випромінювання. Так, чорні діри масою близько 1015 р повинні випромінювати кванти з енергією близько 100 МеВ.

Спостереження таких квантів, що приходять з космосу, в принципі могло б допомогти виявленню первинних чорних дірок. Поки ж вони не виявлені, і можна тільки сказати, що кількість чорних дір масою близько 1015 р у Всесвіті має бути в середньому не більше, ніж десять тисяч на кожен кубічний парсек. Якщо б їх було більше, то загальна кількість гамма-квантів, з енергією близько 100 МеВ було б більше спостережуваного зараз потоку гамма-квантів з космосу.

В останні роки наші уявлення про чорні діри помітно змінилися. Ще недавно ці об'єкти вважалися екзотичними. Тепер астрономи впевнені, що Всесвіт рясніє чорними дірами. За розрахунками вчених, їх не менше 400 мільйонів. Парадоксально, але факт: майже половина всього світла у Всесвіті породжена самими похмурими космічними об'єктами - чорними дірами. Вони перетворюють речовину в енергію світла ефективніше, ніж будь-яка зірка.

Однак механізм колапсу разюче нагадує схему формування чорної діри. Коли зірка «вигорає», її руїни під дією власної ваги стискаються. На місці зірки утворюється неймовірно щільний об'єкт - чорна діра. Навіть світло не повинно вирватися з її надр. У той же час лише на її прикладі можна вивчати процеси, які передували Великого Вибуху і привели до народження нового Всесвіту. Чорна діра - їх жива модель, що замінює космологам складні математичні формули, якими вони описують Великий Вибух.

Складнішим стає і уявлення про чорних дірах. Астрономи навчилися розрізняти в цих згустках мороку кілька різновидів:

* Мініатюрні чорні діри діаметром кілька кілометрів; вони утворюються при колапсі зірки, і їх маса незначно перевищує масу Сонця;

* Чорні діри середніх розмірів; вони утворюються при злитті мініатюрних чорних дірок, і їх маса в10 - 100 тисяч разів перевищує масу Сонця;

* Надмасивні чорні діри, вони в мільйони, а то і в мільярди разів важчі за Сонце; подібні прірви розверзаються в центрі галактик.

Будь-яка чорна діра здається настільки дивним об'єктом, що навіть уяви бракує нам, коли ми намагаємося подумки зазирнути в її надра, адже вона ні на що не схожа - ні на зірки, ні на комети.

Висновок

Білі карлики, нейтронні зорі й чорні діри, існування яких передбачено теорією, але ще не підтверджено спостереженнями, є кінцевими стадіями еволюції зір різної маси. Із речовини, викинутої зорями, у майбутньому можуть утворюватися зорі нового покоління. В цілому процес формування й розвитку зір стає зрозумілим, якщо розглядати їх як складову частину всієї зоряної системи -- Галактики.

Список використовуваної літератури

1. Вайнсберг С. Перші три хвилини. М.: Энергоиздат. 1981

2. Кауфман У. Космічні рубежі теорії відносності. М.: Мір.1981

3. Новіков І.Д. Чорні дірки у Всесвіті. М.: Знание. 1977

4. Новіков І.Д. Енергетика чорних дір. М.: Знание. 1986

5. Знання - сила / / Волков А. Прямуючи в чорну діру. Б.м.-2005.-№ 4 С.19 -25

6. Наука і життя / К. Чорні діри Б.М.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Структура шварцшільдовської чорної діри, її розмір та температура, процес виникнення. Сутність випромінювання ними квантів. Еволюція зірок: природа білих карликів як "мертвих" зірок; крабоподібна туманність як приклад залишку вибуху наднової.

    реферат [19,1 K], добавлен 23.08.2010

  • Питання про джерела енергії зірок. Конденсація хмар газово-пилового міжзоряного середовища. Білі карлики та нейтронні зірки у космічному просторі. Структура чорних дир, їх ріновиди. Системи подвійних зірок. Вибухи наднових зірок, крабоподібна туманність.

    презентация [1,3 M], добавлен 18.11.2011

  • Історія відкриття першого білого карлика. Характеристики зірок планетарних туманностей. Концепція нейтронних зірок. Фізичні властивості "чорних дір". Процеси, що відбуваються при народженні зірки. Стадії зоряної еволюції. Аналіз спектрів карликів.

    реферат [49,4 K], добавлен 11.10.2010

  • Види зірок, особливості їх еволюції. Характеристика теорій еволюції зірок. Подвійні та кратні системи. Фізично-змінні зорі: зміна блиску з часом. Нейтронна зоря як космічний об'єкт. Чорні діри - астрофізичні об'єкти, які створюють велику силу тяжіння.

    презентация [1,0 M], добавлен 03.12.2013

  • Етапи еволюції протозірки та формування зірок. Рух у просторі, видимий блиск та світимість, колір, температура і склад зірок. Найвідоміші зоряні скупчення, їх класифікація за потужністю випромінювання, нейтронні зірки. Вимірювання відстаней до Землі.

    реферат [27,5 K], добавлен 26.11.2010

  • Способи визначення світимості, спектру, поверхневої температури, маси та хімічного складу зірок. Дослідження складу і властивостей міжзоряного газу і пилу. Значення газово-пилових комплексів в сучасній астрофізиці. Вивчення процесу народження зірок.

    реферат [25,6 K], добавлен 04.10.2010

  • Існування у Всесвіті зірок - велетенських розжарених та самосвітних небесних тіл, у надрах яких відбуваються термоядерні реакції. Класифікація зірок за характеристиками, початок їх формування та склад. Вплив сонячного випромінювання на нашу планету.

    презентация [2,3 M], добавлен 12.10.2011

  • Чорна діра як астрофізичний об'єкт. Послідовність створення зірок. Хмари міжзоряного газу. Ізотермічний колапс та формування компактного ядра. Радіуси білих карликів. Зорі помірної та малої маси. Особливості коричневих карликів, їх діаметр, температура.

    презентация [1,1 M], добавлен 15.05.2014

  • Історія спостереження за новими та надновими небесними тілами, їх классифікація та еволюція у тісних подвійних системах. Дослідження амплітуд коливань на кривих блиску нових зірок під час спалаху. Обробка та аналіз даних Загального каталогу змінних зірок.

    курсовая работа [657,1 K], добавлен 18.04.2012

  • Циклічність діяльності галактик. Циклічність діяльності зірок. Формування протонової оболонки. Виникнення плям і синтез ядер. Утворення твердої кори. Спалахи наднових зірок. Мінливі зірки. Енергетичний баланс Сонця.

    книга [2,0 M], добавлен 12.08.2007

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.