Реферат Як виявити "чорну діру"

Як знайти «чорну діру»

В.М.Леонович

Чорна діра – область простору, у якій гравітаційне тяжіння бо так, що речовина, ні випромінювання що неспроможні цю галузь залишити. Для що є там тіл друга космічна швидкість (швидкість утікання) мусила перевищувати швидкість світла, що організувати неможливо, оскільки речовина, ні випромінювання що неспроможні рухатися швидше світла. Тому із чорного діри ніщо неспроможна вилетіти. Кордон області, яку теж не виходить світло, називають «обрієм подій», чи навіть «обрієм» чорної діри.

Щоб полі тяжіння змогло «замкнути» випромінювання, створює це полі, маса (M) повинна стиснутися в обсяг з радіусом, меншим «гравітаційного радіуса»rg =2GM/, гравітаційна стала G =6,672 і швидкість світла з = 299792458 м/с. Значення гравітаційного радіуса украй обмаль проти звичним розміром фізичних тіл. Наприклад, для Сонця з безліччю близько двох кг і радіусом близько 700 тис. км значенняrg 3 км. Щодо Землі (M = 6  кг) значенняrg 1 див, для зірки до 10 сонячних мас — 30 км, а об'єкта удвічі мільярда сонячних мас — 40 астрономічних одиниць, тобто розмір Сонячної системи.

Теорія зоряної еволюції вказує, що з 12 млрд. років існування нашої Галактики, що містить порядку 100 млрд. зірок, внаслідок колапсу найбільш масивних має було утворитися кілька десятків мільйонів чорних дір.

Нині у зоні видимості спостерігається близько 200 об'єктів – кандидатів до чорні діри, але ще немає жодного об'єкта, стосовно якого стверджувати, що це чорна діра.

Чорна діра як фізичний об'єкт має дуже багато хто цікавими і незвичними властивостями, але переважна більшість із цих властивостей виявляється у безпосередній наближеності і навіть за обрієм подій. Для віддаленого спостерігача вони недоступні і як ознак виявлення уявити не можуть інтересу.

Шукають чорні діри по непрямим ознаками, тобто. по спотворення нормальних характеристик найближчих об'єктів, наприклад, серед подвійних зірок, одній із яких – чорна діра. Є й інші ознаки, немає сенсу їх перераховувати. Усі вони засновані на прояві саме незвичайних властивостей чорних дір, і представляють значні труднощі щоб виявити. Дослідники так захопилися екзотичними властивостями чорних дір, що прогаяли не врахували найдоступніший вид дослідження –фотонное випромінювання.

З теорії «чорних дір», найімовірнішим місцем перебування дір є центр Галактики. Розглянемо це варіант. Проаналізуємо оптичні ефекти, що має знайти у цьому випадку земної спостерігач.

Чорна діра не випромінює. Промені світла від зірок розташованих за чорної дірою що неспроможні досягти Землі по прямий лінії,т.к. все випромінювання тілесного кута, що визначається діаметром "горизонту подій", поглинається чорної дірою. Але чорна діра викривляє суміжне простір належним чином, отже вона діє як ідеальна і універсальна лінза, фокусне відстань якої залежить від відстаніотклоняемого променя від центру лінзи.Фокусное відстань, то меншу, чим ближче промінь до центра чорної діри. Фокус універсальної лінзи завжди направлений у бік спостерігача, а кількість спостерігачів та його розміщення на осі спостереження то, можливо довільним. Отож кожної точки простору таку лінзу можна як набрану з тонких циліндрів, кожен із яких має фокусне відстань. Для будь-який точки, обумовленою становищем спостерігача, завжди знайдеться умовна тонка лінза, забезпечує фокусування променів загородженої зірки саме у точці спостерігача. Усе геометрично екрановані зірки стануть для спостерігача в цій формі кільцевихпсевдообъектов, рис. 1, діаметри яких визначаються масою чорної діри (що більше маса, тим більше коштів радіус) і відстанями від «чорної


діри» до спостерігача і зажадав від «чорної діри» до що спостерігається зірки.

Сумарна яскравістьпсевдообъекта може перевершити яскравість самої зірки. Тим паче, кожна зірка, загороджена «чорної дірою», формуєпсевдообъект, то сумарна яскравість всіх кілець, які для спостерігача практично зіллються за одну кільце, повинна перевищити сумарну яскравістьекранированних зірок. Найбільше кільце сформується самої ближньої загородженої зіркою. Якщоекранированная зірка кілька зміщена від осі спостереження, то яскравість кільця стає неоднорідною, а коли зірки з тіні, кільце вироджується удвічі точковихпсевдообъекта. Один спостерігається, як реальна зірка, усунута від чорної діри, а інший, як зірка всередині кільця, і обоєпсевдообъекта при малих відхиленнях мають майже однакову яскравість (всередині кільця яскравість менше). Зірки, спостережувані у великій віддаленні від чорної діри, мало змінять свого становища на небі, але мають представлені земному спостерігачеві також двома об'єктами, перший із буде власне видимої зіркою, а другий будепсевдозвездой всередині кільцяпсевдообъекта.Псевдозвезда у разі буде набагато менш яскравою проти реальної зіркою,т.к. чинне відстань досяжна складається з цих двох прямолінійних ділянок:наблюдатель-«чернаядира»-реальний об'єкт. Але таким об'єктів дуже багато (все видимі зірки), що сумарна яскравість кільця чорної діри мусить бути можна з найяскравішими зірками чи переважати їх.Точечниепсевдозвезди заповнять зону від самої великого кільця до радіуса горизонту подій. Ефект уявного усунення зірок поблизу «чорної діри» сформує навколо кільцяпсевдообъекта область щодо "розріджених" зірок.

Отже, остаточно отримуємо, на місці чорної діри повинен спостерігатися яскравийпсевдообъект з темній областю у середині, і затемненій навколо неї. Характерні розмірипсевдообъекта, формованого чорної дірою, для земного спостерігача завжди менше розмірів вихідного об'єкта, що став матеріалом при колапс в чорну діру, тобто. дуже малі для чорних дір, що утворилися з зірок середнього розміру.Темную область у центріпсевдообъекта помітити важко, та й потрібно. Річ у тім, що спектр випромінюванняпсевдообъекта може бути інтегральним, тобто. з сумарним набором стандартних ліній всіх зірок – це один із найбільш важливих характеристик на допомогу пошуку.

З вище викладеного слід, що чорні діри слід шукати не як темні провали в зоряне небо, а навпаки, серед найбільш яскравих об'єктів, дуже подібних до зірки. Необхідною атрибутом пошуку може бути аналізатор спектра.

Викладена тут інформація дозволяє включитися у пошук чорних дірастрономам-любителям. Для вирішили розпочати пошук чорних дір, необхідно повідомити таке. Чорну дірку у центрі Галактики, начебто, важко не знайти; з теорії повинна бути дуже великі, понад мільйон мас Сонця. Але їх поки що не виявили. З іншого боку, слід звернути увагу, що суворе рішення КарлаШварцшильда, належне основою теорії «чорних дір», знайдено для спрощених як наслідок, приблизних рівнянь Ейнштейна. Суворі рівняння гравітації, опубліковані Ейнштейном, досі немає рішення і перевірені. Кілька існуючих приватних рішень, знайдених для спрощених рівнянь, справедливі лише дуже малих значень кривизни простору, що він відповідає малої концентрації речовини. Але кривизна у сфері дір навіть не мала, а прямує до нескінченності. Застосування згаданих приватних рішень рівнянь гравітації для побудови теорії чорних дір аналогічно застосуванню рівняньламинарних течій для аналізу турбулентності.

Отже, теорія чорних дір може бути лише екзотичним і ефемерним продуктом тренування розуму азартних ентузіастів, котрі хочуть (або вміють) бачити фізику за абстрактними побудовами математики.

Проте може бути, що знаходять чи, що шукають. За такого стану залишається тільки переадресувати їм рада ВеликогоКомбинатора: «Пиляйте, Шура, пиляйте».

Нижній Новгород,2009г.


Список літератури

1) Паулі У. Теорія відносності. — 2-ге вид. — М.: Наука, 1983.

2) Новиков І.Дз. Чорні діри і Всесвіт. М., Молода гвардія, 1985.

3)Чандрасекар З. Математична теорія чорних дір. М., Світ, 1986.

4)Черепащук А.М. Пошуки чорних дір. – Успіхи фізичних наук, 2003,т.173, № 4.


Схожі реферати:

Навігація