VESMÍR

1. VESMÍR ČIERNE DIERY Veronika Žittňanská 3.F

2. OBSAH • Vývojový diagram hviezd • Čierne diery a ich vytvorenie • Pozorovanie • Živá čierna diera • Vyparovanie čiernych dier • Viacnásobné hviezdy + dvojhviezdy • Galaxie s čiernymi dierami • Galéria obrázkov

3. Vývojový diagram hviezd Vývoj hviezd závisí od ich počiatočnej hmotnosti.

4. Hviezdy s malou hmotnosťou (D) smerujú priamo k bielym trpaslíkom, zatiaľ čo hviezdy so strednou hmotnosťou (C), medzi ktoré patrí aj naše Slnko, sa stanú obrami a vytvoria planetárne hmloviny skôr, než z nich budú bieli trpaslíci. Hmotné (B) a veľmi hmotné hviezdy (A) strácajú v priebehu života podstatnú časť hmotnosti. Konečnou fázou ich vývoja sú neutrónové hviezdy alebo čierne diery.

5. Čierne diery sú najhmotnejšie objekty vzhľadom na svoj rozmer. • viac o čiernych dierach • vytvorenie čiernych dier

6. Pod horizontom udalostí okolo singularity dosiahne gravitácia obrovskú hodnotu. Úniková rýchlosť z tejto oblasti ďaleko prevyšuje rýchlosť svetla a nijaký signál z nej neunikne. Preto tieto oblasti nazývame čiernymi dierami. Horizont udalostí je hranica oblasti priestoročasu, ktorá oddeľuje viditeľnú časť priestoročasu od neviditeľnej. Čierne diery sú tretím cintorínom hviezd. Končia v nich svoju existenciu veľmi hmotné hviezdy. Správnosť teoretických úvah o existencii čiernych dier potvrdzujú pozorovania dvojhviezd s röntgenovým žiarením. Čierna diera sa prejavuje navonok iba silným gravitačným poľom. Preto ak jedna zložka v dvojhviezde je čiernou dierou, strháva do seba hviezdny vietor, plynnú plazmu, unikajúcu z druhej zložky.

7. Čierne diery sú vytvárané prirodzene, kedykoľvek sa dostatočné množstvo hmoty zhustí v danom priestore vo vesmíre, vďaka procesu nazývanému gravitačné zrútenie (gravitačný kolaps). Keď do budúcej čiernej diery pribúda hmota, jej gravitácia sa zvyšuje(zakrivenie priestoru v okolí sa zväčšuje). Ak úniková rýchlosť v nejakej vzdialenosti od stredu dosiahne rýchlosť svetla, vytvorí sa horizont udalostí vnútri ktorého musí hmota nevyhnutne prepadávať do jedného bodu vytvárajúc tak singularitu. Kolaps hviezdy vytvorí čiernu dieru aspoň trikrát hmotnejšiu než Slnko.

8. Čierne diery evidujeme v dvoch hmotnostných pásmach: • čierne diery hviezdnej hmotnosti, s hmotnosťou typickej hviezdy (4–15 krát hmotností Slnka), a • supermasívne čierne diery s hmotnosťou asi 1% hmotností typickej galaxie. • Taktiež existuje pár dôkazov o čiernych dierach so strednou hmotnosťou, s hmotou približne niekoľko tisíc hmotností Slnka. Predpokladá sa, že z týchto čiernych dier vznikajú supermasívne čierne diery. • Kedy by bola Zem čiernou • dierou?

9. Výpočet k určeniu polomeru Zeme, pri ktorej by sa stala čiernou dierou Môže byť naša Zem čiernou dierou? Teoreticky áno, ak by nastal tzv. neobmedzený gravitačný kolaps (proces, v ktorom by sa Zem v zlomku sekundy zrútila „sama do seba“). Ak by sa jej polomer zmenšil na približne 8 mm a hmotnosť ostala nezmenená, potom by úniková rýchlosť z jej gravitačného poľa bola práve 300000 km.s-1, čo je práve rýchlosť svetla.

10. Horizont udalostí je totožný s gravitačným polomerom nerotujúcich telies. Štruktúra časopriestoru rotujúcej čiernej diery je komplikovanejšia.

11. V strede krúžiaceho víru horúceho plynu, prachu a plazmy je objekt, ktorý nebol nikdy pozorovaný priamo. Je to čierna diera – najbizarnejší objekt vesmíru. Oblasť medzi horizontom udalostí a medzou nekonečného červeného posunu nazývame ergosférou. Z nej sa uvoľňuje kinetická energia čiernej diery do okolitého priestoru. Takúto čiernu dieru nazývame živou čiernou dierou. Živé čierne diery sú najvýkonnejším zdrojom energie vo vesmíre. Uvoľnená energia môže dosiahnuť hodnotu rovnajúcu sa až 29% hmotnosti čiernej diery.

12. VYPAROVANIE ČIERNYCH DIER Čierne diery vyžarujú energiu v podobe neutrín, elektrónov a fotónov v závislosti od teploty okolia. Pretože v súčasnosti je teplota vesmíru -270,45°C (2,7 K), čierne diery hmotnejšie ako 1022kg nemôžu žiariť, a zostávajú pre nás skutočnými čiernymi dierami. Sú schopné energiu iba prijať. Čas, za ktorý sa čierna diera vyparí je približne rovný 10-25 M3rokov, kde M je hmotnosť čiernej diery v kilogramoch.

13. Jeden z najznámejších viacnásobných systémov. Je to dvojitá dvojhviezda, sústava štyroch hviezd. Viacnásobné hviezdy pozostávajú z hviezd rozličných spektrálnych a vývojových typov. Nájdeme v nich vedľa seba obrov, trpaslíkov, nadobrov, bielych trpaslíkov a nechýbajú v nich ani neutrónové hviezdy a čierne diery. Dvojhviezdy sú najpočetnejšou skupinou viacnásobných hviezd. Sú aj zdrojom informácií o existencii čiernych dier. • Viac o dvojhviezdach

14. Cygnus X – 1 je tesná dvojhviezda, ktorej viditeľná zložka je nadobor s vysokou svietivosťou. Ten obieha okolo hviezdnej čiernej diery s hmotnosťou väčšou ako 7 hmotností Slnka. Mizar – prvá známa astrometrická (= zložky dvojhviezdy sú ďalekohľadom odlíšiteľné) dvojhviezda

15. GALAXIE S ČIERNYMI DIERAMI Sombrero je špirálová galaxia. Má veľké jasné jadro obsahujúce miliardy hviezd, málo vyvinuté ramená a pás temnej prachovej hmoty, hrubý až 82 000 svetelných rokov. V strede aktívneho jadra má obrovskú čiernu dieru. Galaxia Sombrero je od nás vzdialená 45 miliónov svetelných rokov.

16. Centaurus A je najbližšia aktívna galaxia. Je pravdepodobne výsledkom zrážky dvoch galaxií a zostávajúce trosky konzumuje čierna diera. Tá vytvára rádiovú, röntgenovú a gama energiu vyžarovanú galaxiou. Je od nás vzdialená 12,4 milióna svetelných rokov. V strede je ukrytá oblasť, ktorá je pravdepodobne diskom hmoty špirálovite padajúcej do čiernej diery miliónkrát hmotnejšej ako Slnko.

17. Jadrom aktívnej galaxie je pravdepodobne obrovská čierna diera, ktorá môže mať hmotnosť miliónov Sĺnk. V centrálnej oblasti galaxie sa všetky hviezdy a hmloviny v obrovskom prudkom víre postupne približujú pádu do čiernej diery.

18. Žiadny ďalší kvazar nie je vo väčšej vzdialenosti než fliačik na fotografii. Tento kvazar je vzdialený miliardy svetelných rokov a preto ho vidíme v dobe, keď bol vesmír mladší ako jedna miliarda rokov, teda menej ako je desatina jeho súčasného veku. Rovnako ako všetky kvazary je tento objekt zrejme veľkou čiernou dierou v jadre vzdialenej galaxie.