Niezwykłe efekty w pobliżu czarnych dziur. Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka:

Prezentacja na temat: "Niezwykłe efekty w pobliżu czarnych dziur. Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka:"— Zapis prezentacji:

1 Niezwykłe efekty w pobliżu czarnych dziur

2 Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka: W przypadku czarnej dziury Schwarzschilda w odległości r=r g od środka znajduje się horyzont Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka: W przypadku czarnej dziury Schwarzschilda w odległości r=r g od środka znajduje się horyzont (Dla przykładu: promień grawitacyjny Ziemi ~ 1cm) Promień grawitacyjny:

3 Czarna dziura: horyzont Dla cząstek pod horyzontem, druga prędkość kosmiczna (prędkość ucieczki) > c Horyzont jest powierzchnią otaczającą centralną osobliwość czarnej dziury. Żaden obiekt, nawet foton nie jest w stanie wydostać się spod horyzontu

4 Horyzont a powierzchnia

5 Rozwiązanie Kerra gdzie Rozwiązanie osiowo-symetryczne (rotująca czarna dziura, Roy Kerr 1963): Czarna dziura opisana przez dwa parametry: masę M oraz moment pędu J

6 Rozwiązanie Kerra Czarna dziura opisana przez dwa parametry: masę M oraz moment pędu J

7 Rotująca czarna dziura: ergosfera Mechanizm Penrose'a: metoda wydobywania energii z czarnej dziury (zamienianie energii rotacji czarnej dziury na energie cząstek)

8 Promieniowanie Hawkinga Czy czarne dziury są wieczne? Wg klasycznej OTW tak. Efekt kwantowy, dziura promieniuje jak ciało doskonale czarne o temperaturze odwrotnie proporcjonalnej do masy T ~ 10 -8 M o /M K Bekenstein: prawa opisujące stan czarnych dziur, analogiczne do praw termodynamiki Entropia = powierzchnia czarnej dziury

9 Schwarzschild vs Kerr Rotująca czarna dziura jest mniejsza od statycznej!

10 Orbity w pobliżu czarnej dziury C z a r n a d z i u r a S c h w a r z s c h i l d a : M a r g i n a l n i e s t a b i l n a o r b i t a : 3 r g O r b i t a f o t o n o w a r = 1. 5 r g C z a r n a d z i u r a K e r r a : Z a k r z y w i e n i e t o r u f o t o n ó w w z a l e ż n o ś c i o d k i e r u n k u r u c h u ( e f e k t L e n s e - T h i r r i n g a c z y l i w l e c z e n i e i n e r c j a l n y c h u k ł a d ó w w s p ó ł r z ę d n y c h... ) Czarna dziura Schwarzschilda: Marginalnie stabilna orbita: 3r g Orbita fotonowa r=1.5r g Czarna dziura Kerra: Zakrzywienie toru fotonów w zależności od kierunku ruchu (efekt Lense-Thirringa czyli wleczenie inercjalnych układów współrzędnych...)

11 Czarna dziura w centrum Galaktyki Masa: 2.6±0.2 10 6 M o, promień ~ 120AU Sgr A*: silne źródło promieniowania radiowego

12 Czarna dziura w centrum Galaktyki Obserwacje ruchu gwiazd w okolicy: pomiar masy klasycznymi metodami astronomii układów podwójnych

13 Zakrzywienie czasoprzestrzeni

14 Teoria Newtona

15 Teoria Einsteina (rg=0.5m z odległości 25m)(rg=0.5m z odległości 25m)

16 Na orbicie wokół czarnej dziury Symulacja hipotetycznego układu poczwórnego, którego składnikiem jest czarna dziura

17 Na orbicie wokół czarnej dziury Orbita: 2 promienie Schwarzschilda (2r g )

18 Na orbicie wokół czarnej dziury

19 Spadek na czarną dziurę

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31 Spadek z nieskończoności pod horyzont

32 Najlżejsza czarna dziura (3.8M o ) XTE J1650-500 (niebo południowe, konst. Ołtarz) Pomiar masy poprzez częstość kwazi- periodycznych oscylacji Ograniczenie na maksymalną masę gwiazd neutronowych...

33 Średnio-masywna czarna dziura 40000M o w gromadzie kulistej Omega Centauri Analiza ruchu gwiazd w centrum: niewidoczne centrum przyciągania, czyli prawdopodobnie centralna czarna dziura... Potwierdzenie ciągłości rozkładu funkcji mas czarnych dziur, od mas gwiazdowych do supermasywnych ~10 6 - 10 10 M o