Проект по физике "Изучение чёрных дыр"

1.

МБОУСО школы N 28
Муниципальное Бюджетное Образовательное
Учреждение Средняя Общеобразовательная Школа № 28
г. Иркутск
ИЗУЧЕНИЕ ЧЁРНЫХ ДЫР
ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ
ВЫПОЛНИЛ
УЧЕНИК 10 «Б» КЛАССА
СУДНИКОВИЧ СЕРГЕЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПО ФИЗИКЕ
ОСИНЦЕВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА
2022 г.

2.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность:
Тема черных дыр является одной из актуальнейших тем современной астрономии,
астрофизики и космологии, так как эти объекты помогают лучше понять устройство нашей
вселенной, с момента большого взрыва по настоящий день, а также позволят понять, что
будет с нашей вселенной.
Гипотеза:
Любая материя может стать чёрной дырой.

3.

ВВЕДЕНИЕ
Цели:
Рассказать о чёрных дырах и их свойствах.
Задачи:
Изучить литературу посвящённую чёрным дырам.
Рассказать историю исследования черных дыр.
Изучить строение черных дыр.

4.

ЧТО ТАКОЕ ЧЁРНАЯ ДЫРА
Черная дыра — это область в пространстве-времени, которая имеет гравитационное притяжение настолько
сильное, что ничто, даже свет, не может ее покинуть. Граница черной дыры, за пределы которой не может
вырваться никакой другой объект или излучение, называется горизонтом событий, а расстояние между этой
границей и бесконечно плотным ядром — гравитационным радиусом

5.

СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ ЧЁРНЫХ ДЫР
1) Вблизи черной дыры время течет медленнее, чем вдали от нее.
2) Каким бы сложным ни было исходное тело, после его сжатия в черную дыру внешний
наблюдатель может определить только три его параметра: полную массу, момент импульса
(связанный с вращением) и электрический заряд. Все остальные особенности тела (форма,
распределение плотности, химический состав и т.д.)в ходе коллапса «стираются»
3) Если исходное тело вращалось, то вокруг черной дыры сохраняется «вихревое»
гравитационное поле, увлекающее все соседние тела во вращательное движение вокруг нее.
4) Все вещество внутри горизонта событий черной дыры непременно падает к ее центру и
образует сингулярность с бесконечно большой плотностью.
5) Чёрные дыры (не только вращающиеся, но любые) могут испускать вещество и излучение,
однако заметно это будет лишь в том случае, если масса самой дыры относительно невелика.

6.

СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ ЧЁРНЫХ ДЫР
Чёрные дыры состоят из:
Сингулярность, Горизонт Коши, Горизонт событий, Эргосфера, Предел статичности,

7.

ВИДЫ ЧЁРНЫХ ДЫР
Всего существует 2 известных нам вида чёрных дыр:
1. Черные дыры звездных масс - Этот вид черных дыр появляется после выгорания
топлива в звезде.
2. Сверхмассивные черные дыры - Представители данного класса обладают гигантскими
размерами и большой массой.
3. Первичные черные дыры - Существование первичных черных дыр во Вселенной пока
не доказано. Считается, что если на ранних этапах формирования космоса в
гравитационных полях возникали колебания и появлялись сильные отклонения в их
однородности, это могло способствовать образованию подобных объектов.
4. Квантовые черные дыры - Квантовые черные дыры должны образовываться в
результате ядерных реакций, в которых задействовано большое количество энергии,
равное 10^26 эВ и более. Однако на данный момент человечество не способно
преодолеть данный порог, поэтому этот тип объектов имеет лишь теоретическое
существование.

8.

9.

ИСТОРИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЧЁРНЫХ ДЫР
Английский геофизик и астроном Джон Мичелл предположил, что в природе могут существовать столь
массивные звезды, что даже луч света не способен покинуть их поверхность. Используя законы Ньютона,
Мичелл рассчитал, что если бы звезда с массой Солнца имела радиус не более 3 км, то даже частицы
света (которые он, вслед за Ньютоном, считал корпускулами) не могли бы улететь далеко от такой
звезды. Поэтому такая звезда казалась бы издалека абсолютно темной. Эту идею Мичелл представил на
заседании Лондонского Королевского общества 27 ноября 1783. Так родилась концепция
«ньютоновской» черной дыры. Такую же идею высказал в своей книге Система мира (1796) французский
математик и астроном Пьер Симон Лаплас.
Во второй раз ученые «столкнулись» с черными дырами в 1916, когда немецкий астроном Карл
Шварцшильд получил первое точное решение уравнений только что созданной тогда Альбертом
Эйнштейном релятивистской теории гравитации – общей теории относительности (ОТО).
В 1939 американские физики Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер обосновали вывод, что ядро
массивной звезды должно безостановочно коллапсировать в предельно малый объект, свойства
пространства вокруг которого (если он не вращается) описываются решением Шварцшильда. Иными
словами, ядро массивной звезды в конце ее эволюции должно стремительно сжиматься и уходить под
горизонт событий, становясь черной дырой.
Впервые черную дыру «заметили» в 1971 году, именно тогда они впервые были обнаружены при помощи
телескопа. Черные дыры не видны в телескопе, но их обнаруживают благодаря свечению в районе
горизонта событий.

10.

ВЫВОД:
Черные дыры, это очень интересная и неизведанная область исследований физики,
астрономии и космологии, которая будоражит умы учёных по всему миру.
Создавая этот проект, я узнал много нового о чёрных дырах, истории их
исследования, их свойствах и строении, а так же расширил свои знания о космосе и
физике.

11.

Спасибо за внимание