Čierne diery

1. Čierne diery

2. Čierna diera alebo kolapsar je kozmický objekt, ktorý sa relativistickým gravitačným kolapsom zmenšil pod svoj gravitačný polomer RG.Podľa ŠTR vyplýva, že každé teleso, ktoré sa dostane pod svoj gravitačný polomer, musí sa zrútiť do singularity s nulovým objemom. Teleso si po grav. kolapse zachováva iba hmotnosť, moment hybnosti a elektrický náboj.

3. Existenciu čiernych dier predpokladá VTR. Podľa nej je časoporiestor okolo č.d. do seba uzavretý, preto sa žiadna hmota ani informácia nemôže dostať cez gravitačný polomer z vnútra čiernej diery do okolitého priestoru, ani fotóny žiarenia. Jedinou výnimkou je efekt nazývaný kvantové tunelovanie. Avšak každá č.d. vyžaruje fotóny, elektróny a neutrína tzv. Hawkingovým procesom.

4. Horizont udalostí • „Povrch“ čiernej diery alebo sa označuje ako horizont udalostí. Na úrovni horizontu udalostí je úniková rýchlosť rovná rýchlosti svetla. Preto sa z neho nijaké svetelné signály nemôžu dostať k vonkajšiemu pozorovateľovi.Z hľadiska vonkajšieho pozorovateľa sa čas na h.u. natrvalo zastaví.

5. Pre vzdialeného pozorovateľa je č.d. neviditeľná.Nepozorovateľný je aj pre neho prechod kolabujúceho telesa cez gravitačný polomer v dôsledku dilatácie času.Kolabujúce teleso sa zmenší na rozmer Schwarzschildovej sféry.Z hľadiska vzdialeného pozorovateľa sa grav. kolaps bude spomaľovať, až sa za nekonečne dlhý čas zastaví pri grav.polomere.

6. Singularita • VTR predpodvedá, že v strede čiernej diery, za horizontom udalostí, existuje singularita, miesto, kde je zakrivenie časopriestoru nekonečné a gravitačné sily sú nekonečne veľké.Čiže je to nekonečne malý bod s nekonečnou hustotou a s nulovým objemom, do ktorého sa zrúti všetká hmota pohltená č.d..

7. Pád dovnútra • Čím bližšie sa dostane teleso k horizontu udalostí, tým dlhšie trvá fotónom, ktoré vyžaruje, uniknúť gravitačnému poľu čiernej diery. Vzdialený pozorovateľ uvidí spomaľujúci sa zostup telesa pri približovaní k horizontu udalostí, ktorý zdanlivo nikdy nedosiahne. • No z jeho vlastného uhla pohľadu, astronaut v telese prekročí horizont udalostí a dosiahne singularitu v konečnom čase. Keď sa približuje k singularite, gradient gravitačného poľa od hlavy k chodidlám sa značne zväčší, bude sa cítiť natiahnutý a nakoniec roztrhnutý slapovými silami. Tento proces je známy ako špagetizácia. Blízko singularity sa gradient stane dostatočne veľký na roztrhanie atómov.

8. Typy čierných dier Existujú 3 typy čierných dier: Schwarzschildova čierna diera: Táto čierna diera nerotuje, je guľového tvaru a nemá elektrický náboj. Reissnerova-Nordströmova čierna diera: Táto čierna diera je guľového tvaru a má elektrický náboj. Kerrova čierna diera: Táto čierna diera rotuje a nie je guľového tvaru, ale nie je isté či má elektrický náboj.

9. Rotujúce čierne diery • Podľa teórie, horizont udalostí nerotujúcej čiernej diery je guľový a jej singularita predstavuje jeden bod. V prípade, že čierna diera má uhlový moment otáčania, začína naťahovať časopriestorové okolie obklopujúce horizont udalostí efektom známym ako Lense-Thirringov efekt. Tento rotujúci priestor obklopujúci horizont udalostí sa nazýva ergosféra a má elipsoidný tvar.

10. Keďže sa ergosféra nachádza mimo horizontu udalostí, objekty v nej môžu existovať bez toho, aby spadli dovnútra č. d. Pretože sa však sám časopriestor v ergosfére pohybuje, je pre objekty nemožné zotrvať v pevnej pozícii. Penrosovým procesom sa môže veľká časť kinetickej enrgie uvoľniť do okolitého priestoru.Neskôr sa jej rotácia zastaví, ale dovtedy sa z nej môže uvoľniť energia zodpovedajúca až 29 % pôvodnej hmotnosti.

11. Vznik čiernej diery • VTR tvrdí, že čierne diery sú vytvárané prirodzene, kedykoľvek sa dostatočné množstvo hmoty zhustí v danom priestore vo vesmíre, vďaka procesu nazývanému gravitačný kolaps. Keď do budúcej čiernej diery pribúda hmota, jej gravitácia sa zvyšuje, čiže zakrivenie priestoru v okolí sa zväčšuje.

12. 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. V súčasných podmienkách sa č.d. môžu stať hviezdy, ktoré majú v záverečných fázach svojho vývoja hmotnosť minimálne 2-3 Sĺnk.

13. Supermasívne čierne diery • Supermasívne čierne diery obsahujúce od miliónov po miliardy slnečných hmôt môžu byť vytvorené v prípade, že sa niekde vo vesmíre tesní veľký počet hviezd v relatívne malom priestore alebo s veľkými množstvami hmoty kolapsujúcej do „jadra“ čiernej diery alebo opakovanými fúziami menších čiernych dier. Ich výskyt sa predpokladá najmä v jadrách galaxií a kvazarov.

14. Zánik čiernej diery • Keďže každá č.d. vyžaruje fotóny, elektróny a neutrína Hawkingovým procesom zmenšuje sa jej hmotnosť.Ak by sa hmotnosť č.d nedoplňala zachytením častíc medzihviezdného plynu alebo žiarenia hviezd, vyparila by sa približne za 1066(M/Ms)3rokov.

15. Pozorovanie • Teória hovorí, že nemôžeme objaviť č.d. podľa svetla vyžarovaného alebo odrazeného od hmoty v ich vnútri. O prítomnosti č.d. vo vesmíre možno získať informáciu o jej gravitačnom pôsobení na blízku hviezdu alebo na okolitú medzihviezdnú hmotu. Okolo č.d. sa môže vtedy vytvoriť akreačný disk, ktorý dosiahne teplotu 106-107 K,a preto sa prejaví ako zdroj rtg. žiarenia. Ďalšie predpokladané efekty sú úzke prúdy častíc v relativistických rýchlostiach vystrekujúce popri osiach disku.

16. Biela, sivá a červia diera • Biela diera je hypotetické teleso, ktoré bolo pôvodne pod svojím RG, ale explozívnym procesom sa dostalo nad RG .Ak však opäť začne prebiehať grav. kolaps, len čo sa dostane nad svoj RGstane sa z nej sivá diera.Červia diera je hypotetická časopriestorová štruktúra spájajúca čiernu dieru s bielou.

17. Použité zdroje a literatúra Internetové stránky:http://www.gymlm.sk/studovna/fyz/Cierne_diery/1.htm http://sk.wikipedia.org/wiki/Čierna_diera http://referaty.atlas.sk/prirodne_vedy/fyzika_a_astronomia/8201/ http://www.google.sk/ Literatúra: Encyklopédia astronómie, Obzor, 1987, Bratislava, s. 130, 131