O conceito de buraco negro é conhecido por todos - de crianças em idade escolar a idosos, é usado na literatura científica e de ficção, na mídia amarela e em conferências científicas. Mas nem todo mundo sabe exatamente o que são esses buracos.
1783 A primeira hipótese para a existência de um fenômeno como buraco negro, foi proposto em 1783 pelo cientista inglês John Michell. Em sua teoria, ele combinou duas criações de Newton - óptica e mecânica. A ideia de Michell era esta: se a luz é um fluxo partículas menores, então, como todos os outros corpos, as partículas devem experimentar a atração do campo gravitacional. Acontece que quanto mais massiva a estrela, mais difícil é para a luz resistir à sua atração. 13 anos depois de Michell, o astrônomo e matemático francês Laplace apresentou (provavelmente independentemente de seu colega britânico) uma teoria semelhante.
1915 No entanto, todas as suas obras permaneceram não reclamadas até o início do século 20. Em 1915, Albert Einstein publicou a Teoria Geral da Relatividade e mostrou que a gravidade é uma curvatura do espaço-tempo causada pela matéria e, alguns meses depois, o astrônomo e físico teórico alemão Karl Schwarzschild a usou para resolver um problema astronômico específico. Ele explorou a estrutura do espaço-tempo curvo ao redor do Sol e redescobriu o fenômeno dos buracos negros.
(John Wheeler cunhou o termo "buracos negros")
1967 O físico americano John Wheeler esboçou um espaço que pode ser amassado, como um pedaço de papel, em um ponto infinitesimal e designou o termo "Buraco Negro".
1974 O físico britânico Stephen Hawking provou que os buracos negros, embora engulam matéria sem retorno, podem emitir radiação e eventualmente evaporar. Este fenômeno é chamado de "radiação Hawking".
Nos dias de hoje. Pesquisa mais recente pulsares e quasares, bem como a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, finalmente tornou possível descrever o próprio conceito de buracos negros. Em 2013, a nuvem de gás G2 chegou muito perto perto para o Buraco Negro e com maior probabilidade de ser absorvido por ele, observar o processo único proporcionará grandes oportunidades para novas descobertas das características dos buracos negros.
Uma explicação lacônica do fenômeno soa assim. Um buraco negro é uma região do espaço-tempo cuja atração gravitacional é tão forte que nenhum objeto, incluindo quanta de luz, pode deixá-la.
Um buraco negro já foi uma estrela massiva. Enquanto as reações termonucleares são mantidas em suas entranhas alta pressão tudo continua normal. Mas com o tempo, o suprimento de energia se esgota e o corpo celeste, sob a influência de sua própria gravidade, começa a encolher. O estágio final desse processo é o colapso do núcleo estelar e a formação de um buraco negro.
A teoria mais comum diz que existem fenômenos semelhantes em todas as galáxias, inclusive no centro da nossa Via Láctea. A enorme gravidade do buraco é capaz de conter várias galáxias ao seu redor, impedindo que elas se afastem umas das outras. A "área de cobertura" pode ser diferente, tudo depende da massa da estrela que se transformou em um buraco negro, podendo ser milhares de anos-luz.
A principal propriedade de um buraco negro é que qualquer matéria que entra nele nunca pode retornar. O mesmo se aplica à luz. Em seu núcleo, os buracos são corpos que absorvem completamente toda a luz que incide sobre eles e não emitem a sua própria. Tais objetos podem aparecer visualmente como coágulos de escuridão absoluta.
Com base na Teoria Geral da Relatividade de Einstein, se um corpo se aproxima de uma distância crítica do centro do buraco, ele não pode mais retornar. Essa distância é chamada de raio de Schwarzschild. O que exatamente acontece dentro desse raio não é conhecido com certeza, mas existe a teoria mais comum. Acredita-se que toda a matéria de um buraco negro esteja concentrada em um ponto infinitamente pequeno, e em seu centro haja um objeto de densidade infinita, que os cientistas chamam de perturbação singular.
(Na foto, o buraco negro de Sagitário A* parece um aglomerado de luz extremamente brilhante)
Não faz muito tempo, em 2011, os cientistas descobriram uma nuvem de gás, dando-lhe o nome simples de G2, que emite uma luz incomum. Tal brilho pode dar atrito no gás e na poeira, causados pela ação do buraco negro Sagitário A* e que giram em torno dele na forma de um disco de acreção. Então nos tornamos observadores fenômeno incrível absorção de uma nuvem de gás por um buraco negro supermassivo.
De acordo com estudos recentes, a aproximação mais próxima de um buraco negro ocorrerá em março de 2014. Podemos recriar uma imagem de como esse emocionante espetáculo se desenrolará.
(Simulação de computador de quanto da nuvem de gás G2 será destruída e consumida pelo buraco negro Sagitário A*)
Existe uma teoria que afirma que um buraco negro em seu interior está praticamente vazio, e toda a sua massa está concentrada em um ponto incrivelmente pequeno localizado em seu centro - uma singularidade.
De acordo com outra teoria que existe há meio século, tudo o que cai em um buraco negro vai para outro universo localizado no próprio buraco negro. Agora esta teoria não é a principal.
E há uma terceira teoria, mais moderna e tenaz, segundo a qual tudo o que cai em um buraco negro se dissolve nas vibrações das cordas em sua superfície, que é designada como horizonte de eventos.
Então, qual é o horizonte de eventos? É impossível olhar dentro de um buraco negro mesmo com um telescópio superpoderoso, pois mesmo a luz, entrando em um funil cósmico gigante, não tem chance de emergir de volta. Tudo o que pode ser considerado de alguma forma está em sua vizinhança imediata.
O horizonte de eventos é uma linha condicional da superfície sob a qual nada (nem gás, nem poeira, nem estrelas, nem luz) pode escapar. E este é o ponto de não retorno muito misterioso nos buracos negros do Universo.
> buracos negros
o que buraco negro- uma explicação para crianças: uma descrição com uma foto, como encontrar o Universo no espaço, como eles aparecem, a morte de uma estrela, buracos negros supermassivos de galáxias.
Para os pais mais pequenos ou na escola devo explique que perceber um buraco negro como um lugar vazio é um erro grosseiro. Pelo contrário, nele se concentra uma quantidade incrível de matéria, que fica fechada em um pequeno espaço. Para explicação para crianças era mais colorido, imagine pegar uma estrela 10 vezes mais massiva que o sol e tentar encaixá-la em uma área do tamanho de Nova York. Devido a tal pressão, o campo gravitacional torna-se tão grande poder que ninguém e nem mesmo um raio de luz pode escapar. Com o desenvolvimento da tecnologia, a NASA é capaz de aprender mais sobre esses objetos misteriosos.
Começar explicação para criançasÉ possível pelo fato de que o termo "buraco negro" não existia até 1967 (introduzido por John Wheeler). Mas antes disso, por vários séculos, foi mencionada a existência de objetos estranhos, que, devido à sua densidade e massividade, não emitem luz. Eles foram até previstos por Albert Einstein em teoria geral relatividade. Ela provou que quando uma estrela massiva morre, um núcleo pequeno e denso permanece. Se a estrela tem três vezes a massa do sol, a gravidade supera o resto das forças e obtemos um buraco negro.
Claro que é importante explicar para as crianças que os pesquisadores são incapazes de observar essas características diretamente (os telescópios encontram apenas luz, raios X e outras formas de radiação eletromagnética), então não há necessidade de esperar por uma foto de um buraco negro. Mas você pode calcular sua localização e até determinar o tamanho devido ao efeito que eles têm nos objetos ao redor. Por exemplo, se passar por uma nuvem de matéria interestelar, no processo começará a atrair matéria para dentro - acreção. A mesma coisa acontecerá se uma estrela passar por perto. É verdade que uma estrela pode explodir.
No momento da atração, a substância aquece e acelera, liberando raios X no espaço. Descobertas recentes detectaram várias explosões poderosas de raios gama, demonstrando como o buraco está devorando estrelas vizinhas. Neste ponto, eles estimulam o crescimento de alguns e impedem outros.
A maioria dos buracos negros vem dos restos de grandes estrelas moribundas (explosões de supernovas). Estrelas menores se transformam em estrelas de nêutrons densas que não têm massa para reter a luz. Se a massa de uma estrela é 3 vezes maior que a do Sol, então ela se torna candidata a um buraco negro. Importante explicar para as crianças uma esquisitice. Quando uma estrela colapsa, sua superfície se aproxima de uma superfície imaginária (horizonte de eventos). O tempo na própria estrela torna-se mais lento do que no observador. Quando a superfície atinge o horizonte de eventos, o tempo para e a estrela não pode mais entrar em colapso - um objeto congelado em colapso.
Buracos negros maiores são capazes de aparecer após uma colisão estelar. Após o lançamento em dezembro de 2004, o telescópio da NASA foi capaz de detectar fortes flashes fugazes de luz - raios gama. Depois disso, Chandra e Hubble coletaram dados sobre o evento e perceberam que esses flashes poderiam ser resultado de uma colisão entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons, o que dá origem a um novo buraco negro.
Embora no processo de educação crianças e pais já descobri, mas um momento permanece um mistério. Os buracos parecem existir em duas escalas diferentes. Existem muitos buracos negros - os restos de estrelas massivas. Como regra, eles são 10-24 vezes mais massivos que o Sol. Os cientistas os veem constantemente se uma estrela estranha se aproximar criticamente. Mas a maioria dos buracos negros existe isoladamente e simplesmente não pode ser vista. No entanto, a julgar pelo número de estrelas que são grandes o suficiente para se tornarem candidatas a um buraco negro, então em via Láctea deve haver dezenas de milhões de bilhões desses buracos negros.
Existem também buracos negros supermassivos, que são um milhão ou até um bilhão de vezes maiores que o nosso Sol. Acredita-se que esses monstros vivam nos centros de quase todas as grandes galáxias (incluindo a nossa).
Para os pequenos será interessante saber o que por muito tempo os cientistas acreditavam que não havia tamanho médio para buracos negros. Mas os dados do Chandra, XMM-Newton e Hubble mostram que sim.
Talvez buracos negros supermassivos apareçam devido a uma reação em cadeia causada pela colisão de estrelas em aglomerados compactos. Por causa disso, muitas estrelas massivas se acumulam, que colapsam e produzem buracos negros. Esses aglomerados ocupam então o centro galáctico, onde os buracos negros se fundem e se transformam em um representante supermassivo.
Você já pode entender que não poderá admirar o buraco negro em alta qualidade online, porque esses objetos não emitem luz. Mas será interessante que as crianças estudem fotos e diagramas criados com base no contato de buracos negros e matéria comum.
| Objetos espaciais |
Parte da atração gravitacional antes que ele possa ver qualquer coisa. Os cientistas realizaram todos os cálculos para os mais simples esfericamente simétricos Preto furos, cujo raio é igual ao raio de Schwarzschild. Preto furos, formados durante o colapso das estrelas, têm características mais complexas. No entanto, como observam os autores, com o tempo eles se tornam cada vez mais...
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Ou seja, aproximadamente 1,6x10-35 metros. Os cálculos mostram que a formação de microscópicos Preto furos. Lembre-se que de acordo com ideias modernas, o tempo de vida de tais objetos é extremamente curto - eles evaporam em ... Hawking. No entanto, os pesquisadores mostraram que, sob sua hipótese Preto furos pode estar em algum estado estável. Os cálculos mostram que tal Preto furos terá propriedades semelhantes a partículas elementares. Em particular, ...
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Narrado em uma reunião da American Astronomical Society. Os astrônomos acreditam que alguns supermassivos Preto furos, localizado em galáxias vizinhas pelo menos duas vezes, e talvez quatro, ... A descoberta pode mudar a ideia de como as galáxias se formam e qual o papel que desempenham no universo Preto furos. No final do mês passado, uma equipe de pesquisadores liderada por Andrew Fabian, Universidade de Cambridge...
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Alcance 400.000 anos-luz. Segundo os pesquisadores, 10-20 por cento de todo o ferro nas galáxias pode ser transportado de um lugar para outro. Preto furos. Além disso, os cientistas descobriram que as emissões de um objeto compacto levam à formação nos arredores buraco gás de vazios colossais. Os tamanhos de alguns deles chegam a 670 mil anos-luz. Principalmente para estudar...
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Atualmente trabalhando nos EUA, eles propuseram uma maneira de criar um dispositivo cujas propriedades serão semelhantes às de Preto furos. Tal dispositivo deve ser baseado em uma estrutura cilíndrica, uma concha e parte interna que diferem em... absorvidos. Os autores novo trabalho implementou a ideia de cientistas russos na prática. Para criar um micro-ondas Preto furos pesquisadores usaram metamateriais - substâncias especiais que podem dobrar especificamente os caminhos que passam por eles ...
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Para dobrar, movendo-se em espiral em direção ao seu centro - assim como Preto furos, embora por razões completamente diferentes. Se um Preto buraco atua graças à sua colossal força de atração, uma ferramenta inventada por Narimanov e Kildishev, ... (Tie Jun Cui) e Qiang Cheng tornou realidade, criando um simulado “ Preto buraco capaz de capturar e absorver a radiação de micro-ondas. O dispositivo é um cilindro composto por 60 camadas anulares de metamateriais porosos...
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Que J0005-0006 e J0303-0019 se formaram logo após o Big Bang, determinando sua massa Preto furos. Quanto mais poeira aquecida estiver no quasar, maior será a massa Preto furos(ela tem muito "alimento" para crescer). Massas Preto furos J0005-0006 e J0303-0019 foram os menores quasares conhecidos no universo jovem. Recentemente...
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Einstein-Rosen. Esses objetos são túneis hipotéticos conectando várias regiões espaço. Poplavsky acredita que a outra extremidade do buraco de minhoca Preto furos conectado ao branco buraco(antípoda Preto furos Uma região do espaço em que nada pode entrar. Ao mesmo tempo, surgem condições dentro do buraco de minhoca que se assemelham a um Universo em expansão, semelhante ao que observamos ...
Edição 39Em uma nova videoaula de astronomia, o professor falará sobre como os buracos negros se formam e por que eles são perigosos.
Buracos negros não podem ser tocados e não podem ser pisados. Os buracos negros são chamados de áreas no espaço-tempo, que formam uma atração superpoderosa. A gravidade dobra o espaço e o tempo, o que significa que não há linhas retas dentro de um buraco negro, o espaço é amassado e entrelaçado. Se uma estrela se formar ao lado de um buraco negro, então as forças gravitacionais do buraco negro vão rasgar a estrela e ela desaparecerá nas entranhas do buraco. Se algo cai em um buraco negro, fica lá para sempre. Para superar a poderosa atração de um buraco negro, é necessário desenvolver uma velocidade maior que a velocidade da luz, mas isso, infelizmente, é impossível. Os cientistas não sabem exatamente como os buracos negros supermassivos se formam, mas com os buracos negros comuns tudo é mais ou menos claro. No processo de evolução de uma estrela, o hidrogênio queima gradualmente, consequentemente, sua quantidade diminui, o que leva ao fato de que a força da pressão da luz começa a exceder a força da compressão gravitacional. A estrela aumenta muito de tamanho e se transforma em uma gigante vermelha, que posteriormente explode. Após a explosão, a compressão começa, então a estrela esfria e não se torna diretamente visível. Mas, se a massa do remanescente da gigante vermelha exceder a massa solar em 2-2,5 vezes, sua compressão não poderá parar, pois força gravitacional suprime completamente a resistência à compressão, como resultado, esse resíduo é comprimido em um corpo minúsculo e denso, como se estivesse fechado em si mesmo. E é nesse momento de colapso gravitacional (compressão) que se formam os buracos negros. Como resultado, verifica-se que a massa está concentrada em uma área tão pequena que nem a velocidade da luz é suficiente para deixar sua vizinhança. Portanto, a primeira parte do nome é preta, pois é capaz de absorver até mesmo a luz. A segunda parte - um buraco - significa que tudo o que cai na região de um buraco negro se torna para sempre inacessível à observação.
« Preto furos » Universo.
"Buraco negro"
O que há de novo no espaço? Buracos negros? Não apenas os astrônomos, mas também aqueles que estão interessados na vida do universo, incluindo alunos curiosos, não são avessos a examiná-los”, disse E. Levitan, Doutor em Ciências Pedagógicas.
Na literatura científica popular, em artigos sobre o Universo, muitas vezes se depara com o termo "buraco negro". Quando você lê esta frase pela primeira vez, você imediatamente tem uma imagem de, digamos, um buraco na parede. A menção de buracos nos universos, originalmente também associada a um buraco no céu. Então, o que é um buraco negro?
buraco negro - é um objeto cósmico de densidade incrível, com gravidade absoluta, de tal forma que qualquer corpo cósmico, e até o próprio espaço e tempo, é absorvido por ele, é uma espécie de ponto final de tudo.
"Buraco negro" eles são um pouco como um aspirador de pó que funciona no espaço, mas ao contrário de um aspirador de pó, os buracos negros não sugam todos os objetos em sua zona de influência, mas, usando sua gravidade, apenas atraem tudo ao redor. Isso é chamado de efeito de vácuo (falta de ar), que você pode observar em casa no seu quarto. Quando o aspirador é ligado durante a limpeza da sala, você pode observar como migalhas, sujeira e pequenos objetos começam a se mover em direção ao aspirador. A força de sucção de um buraco negro não é tão grande quanto a de um aspirador de pó, então os objetos espaciais não são sugados, mas apenas atraídos.
O que um buraco negro faz? Buracos negros governam a própria evolução do universo. Eles em localização central, mas eles não podem ser vistos, seus sinais podem ser detectados, embora os buracos negros tenham a propriedade de destruir, eles também ajudam a construir galáxias.
Como nasce um buraco negro? Quando uma grande estrela fica sem combustível, ela não pode mais suportar seu peso. A pressão de camadas maciças de hidrogênio faz com que a estrela encolha cada vez menos. Eventualmente, a estrela se tornará menor que um átomo. Imagine por um momento que a estrela inteira é esmagada em um ponto, menor que um átomo.
Como algo pode ser menor, mas manter a mesma quantidade de massa? Na verdade, tudo é muito simples. Pegue uma esponja, do tamanho de uma garrafa, podemos facilmente esmagá-la em nossas mãos. Mas aqui está um ponto interessante. Se fizermos algo menor apertando-o, sua gravidade se torna mais forte. Imagine se comprimirmos uma estrela no tamanho de um átomo, quão poderosa sua gravidade se tornará? Gravidade preta O buraco é tão poderoso que absorve tudo, até a luz que chega muito perto. Muito bem, mesmo a luz não pode escapar de um buraco negro.
A estrutura de um buraco negro:
Os buracos negros são compostos de três partes principais.) A camada externa de um buraco negro é chamada de horizonte de eventos externo. Dentro do horizonte de eventos externo, você ainda pode escapar da gravidade do buraco negro porque a gravidade não é tão forte aqui. A camada intermediária de um buraco negro é chamada de horizonte de eventos interno. O centro de um buraco negro é chamado de Singularidade. Esta palavra estranha significa uma estrela esmagada. A Singularidade é onde a gravidade do buraco negro é mais forte.
O que acontece se você entrar nele? É muito interessante aqui. Para um observador da Terra, será visto como aquele que voou para o buraco negro caiu instantaneamente nele e desapareceu. E aquele que voar até ele se aproximará lentamente, o relógio vai cada vez mais devagar, tudo vai desacelerar (isso acontece porque o buraco negro dobra (viola) o espaço (mundo) ao seu redor.
O que os cientistas pensam sobre os buracos negros?
Alguns cientistas acreditam que os buracos negros são portais para universos paralelos, o que pode muito bem ser o caso.
Agora está claro que um buraco negro é um fenômeno completamente misterioso no Cosmos, sobre o qual a humanidade não sabe praticamente nada. Portanto, qualquer nova informação sobre eles se torna uma sensação. E como o estudo dos buracos negros é quase impossível no espaço, seus análogos e
criar modelos.
Análogos de "buracos negros" na Terra .
- corpos de proporções tão grandes que é difícil para uma pessoa percebê-los. Mas na Terra, ao que parece, existe um análogo "em miniatura" desses
. E esses análogos foram descobertos recentemente na parte sul oceano Atlântico
Um análogo de um monstro espacial foi criado em um laboratório chinês - é capaz de sugar a luz.
"buracos negros" criarão painéis solares nova geração, capaz de captar a energia da luminária é muito mais eficiente que as atuais.
Modelos de buracos negros.
Combinando o conhecimento dos principais físicos do mundo sobre o buraco negro com efeitos visuais de ponta, o filme Interestelar mostrou o modelo de buraco negro mais preciso da história da ficção científica. Os principais cientistas do mundo propuseram o uso da ficção científica de Hollywood filme "Interestelar" Como guia de estudo buracos negros para crianças
Os cientistas realizaram experimentos simulando "no banheiro" buracos negros com seu horizonte de eventos.
Ondulações no fluxo
se comporta da mesma maneira que as ondas de luz no espaço-tempo. Perto da pedra, o fluxo se torna não uniforme, as ondulações se curvam e os comprimentos de onda mudam. A mesma coisa acontece com a luz nos campos gravitacionais de estrelas e planetas. Em alguns casos, o fluxo é tão rápido que as ondulações não podem se propagar contra a corrente, como a luz incapaz de escapar de um buraco negro.
O que uma gota de água, um buraco negro e um átomo têm em comum? Um grupo de cientistas britânicos liderados pelo Prof. virou uma gota de água porque as forças de tensão superficial que a mantêm intacta podem ser usadas como um análogo de outras forças que atuam em outros objetos, de um átomo a um buraco negro.
Outro modelo interessante de "buraco negro" foi criado em Planetário de Novosibirsk. Um dos jogos divertidos para crianças. É muito interessante comparar a rapidez e a velocidade com que as bolas pesadas e leves são puxadas para o buraco. Dura mais, naturalmente, pesado.
Como mostrar e apresentar visualmente um "buraco negro"?
Como se pode mostrar e imaginar visualmente um “buraco negro” para que seja mais fácil entender sua estrutura.
Imagine um buraco negro como uma cachoeira, a gravidade como um rio fluindo em direção à cachoeira e um feixe de luz como um caiaque. Acima da cachoeira, a corrente é fraca, uma pessoa em um barco pode remar contra a corrente e sair. Mas quanto mais perto da cachoeira, mais forte a correnteza e mais difícil é sair. A borda da cachoeira é a borda do buraco negro. Apesar de toda a força do homem no barco, ele cai. O mesmo acontece no espaço.
Para uma representação visual do "Buraco Negro", vamos pegar um grande pedaço de filme plástico, esticá-lo em nossas mãos e colocar uma pequena bola no centro para que ela forme uma deflexão devido ao seu peso. Vamos colocar algumas gotas de água na folha e ver como elas rolam o filme até a bola. Isso mostrará como a gravidade funciona. Vamos remover a bola e tocar o filme com o dedo e determinar - quanto mais você o puxa
(quanto mais pesado o objeto),
mais forte o funil. Então fazemos um buraco no meio do filme, que representa um objeto muito, muito pesado. Gotas de água vão escorregar por este buraco. Acontece que um buraco negro é um objeto tão pesado que dobra o espaço. Tudo o que entra nele
(como gotas)
nunca mais volta."
