Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

24: Чорні діри та вигнутий простор

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    78573

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Більшу частину ХХ століття чорні діри здавалися матеріалом наукової фантастики, зображували або як пилососи-монстри, що споживають всю матерію навколо них, або як тунелі від одного всесвіту до іншого. Але правда про чорні діри майже чужа, ніж вигадка. Продовжуючи наше подорож у Всесвіт, ми виявимо, що чорні діри є ключем до пояснення багатьох таємничих та чудових об'єктів, включаючи зруйновані зірки та активні центри гігантських галактик.

    • 24.1: Представляємо загальну відносність
      Ейнштейн запропонував принцип еквівалентності як основу теорії загальної теорії відносності. Згідно з цим принципом, немає ніякого способу, щоб хтось або будь-який експеримент в герметичному середовищі міг розрізнити вільне падіння і відсутність гравітації.
    • 24.2: Простір-час і гравітація
      Розглядаючи наслідки принципу еквівалентності, Ейнштейн дійшов висновку, що ми живемо у вигнутому просторучасі. Розподіл матерії визначає кривизну просторучасу; інші об'єкти (і навіть світло), що входять в область просторучасу, повинні слідувати його кривизні. Світло має змінити свій шлях поблизу масивного об'єкта не тому, що світло згинається гравітацією, а тому, що простір є.
    • 24.3: Тести загальної теорії відносності
      У слабких гравітаційних полах передбачення загальної відносності узгоджуються з прогнозами закону гравітації Ньютона. Однак при сильній гравітації Сонця загальна відносність робить прогнози, які відрізняються від ньютонівської фізики і можуть бути перевірені. Наприклад, загальна теорія відносності передбачає, що світло або радіохвилі будуть відхилятися, коли вони проходять поблизу Сонця, і що положення, де Меркурій знаходиться в перигелії, зміниться на 43 дугових секунди на століття, навіть якщо не було інших планет
    • 24.4: Час у загальній теорії відносності
      Загальна відносність пророкує, що чим сильніше гравітація, тим повільніше повинен бігти час. Експерименти на Землі і з космічними апаратами підтвердили цей прогноз з надзвичайною точністю. Коли світло або інше випромінювання виходить з компактного меншого залишку, такого як білий карлик або нейтронна зірка, воно показує гравітаційний червоний зсув через уповільнення часу.
    • 24.5: Чорні діри
      Теорія припускає, що зірки з зоряними ядрами масивніші, ніж втричі більша за масу Сонця в той час, коли вони вичерпають своє ядерне паливо, впадуть, перетворившись на чорні ді Поверхня, що оточує чорну діру, де швидкість втечі дорівнює швидкості світла, називається горизонтом подій, а радіус поверхні називається радіусом Шварцшильда. Ніщо, навіть не світло, не може втекти через горизонт подій з чорної діри. У його центрі кожна чорна діра, як вважається, має сі
    • 24.6: Докази чорних дір
      Найкраще свідчення чорних дір зоряної маси походять від двійкових зоряних систем, в яких (1) одна зірка пари не видно, (2) мерехтливе рентгенівське випромінювання характерно для аккреційного диска навколо компактного об'єкта, і (3) орбіта і характеристики видимої зірки вказують на те, що маса її невидимий компаньйон більше 3 мнд. Знайдено ряд систем з цими характеристиками. Чорні діри з масами від мільйонів до мільярдів мас Сонця зустрічаються в
    • 24.7: Астрономія гравітаційних хвиль
      Іншу частину ідей Ейнштейна про гравітацію можна перевірити як спосіб перевірки теорії, яка лежить в основі чорних дір. Відповідно до загальної теорії відносності, геометрія просторучасу залежить від того, де знаходиться матерія. Будь-яка перестановка матерії - скажімо, від сфери до форми ковбаси - створює порушення в простору-часі. Це порушення називається гравітаційною хвилею, а відносність пророкує, що вона повинна поширюватися назовні зі швидкістю світла.
    • 24.E: Чорні діри та вигнутий простір-час (вправи)

    Мініатюра: На ілюстрації художника праворуч показано чорну діру, яка витягує матеріал від масивної синьої зірки супутника. Цей матеріал утворює диск (показаний червоним і помаранчевим кольором), який обертається навколо чорної діри перед тим, як потрапити в неї або бути перенаправленим подалі від чорної діри у вигляді потужних струменів. Матеріал в диску (до того, як він потрапить в чорну діру) настільки гарячий, що світиться рентгенівськими променями, пояснюючи, чому цей об'єкт є джерелом рентгенівського випромінювання (кредитна модифікація роботи NASA/CXC/M.Weiss).