Črne luknje

2. Svetovno leto fizike 2005 Črne luknje Andreja Gomboc Fakulteta za matematiko in fiziko Univerza v Ljubljani

3. ideja John Mitchell in Pierre Simon de Laplace (1783, 1795) “temne zvezde” Schwarzschildov radij Sonce: rSch=3 km 2 napaki! Einsteinova splošna teorija relativnosti

4. zgodovina • 1915, 1916Einstein, Schwarzschild  rešitev enačb splošne teorije relativnosti • 1939 Snyder, Oppenheimer  napoved črnih lukenj • 1967 Wheeler ime črne luknje “črna luknja nima las” – masa, vrtilna količina, električni naboj (Schwarzschild, Kerr, Reissner-Nordström,   Kerr-Newman)

5. zvezdni konec gravitacija proti tlaku: Sonce 1.400.000 km bela pritlikavka 15.000 km nevtronska zvezda 20 km črna luknja 15 km

6. dvojni zvezdni sistemi • - ena zvezda “nevidna” • rentgentsko sevanje • periodični Dopplerjev premik • spektralnih črt *

7. stava

8. središča galaksij M 87 aktivna galaktična jedra (AGJ) 1. ogromen izsev v središču galaksije L ~1040 W ~ 25 bilijonov Sonc ~ 250 običajnih galaksij 2. hitro spreminjanje izseva  nekaj sv. dni do mesecev 3. curki snovi  milijoni let

9. kvazarji quasi-stellar radio source (quasar) - L~1040 W - hitre spremembe izseva

10. energija? 20 × ! • jedrsko zlivanje H  He : E ~0.007 mc2 • padanje snovi na telo z maso M • in radijem r: črna luknja r=rSch: E ~0.15 mc2 Akrecijski diski! trenje: E  toploto  EM valovanje (rentgenski žarki)

11. model AGJ s črno luknjo model AGJ 106 MSonca < Mč.l< 109 MSonca Lastnosti AGJ: 1. L~1040 W : 1 MSonca/mesec 2. majhnost: Mč.l=109 MSoncarSch = 3 sv. ure 3. Mgalaksije = 100 milijard MSonca10 milijard let

12. tudi neaktivne galaksije • gibanje zvezd in plina galaksija Andromeda - M 31

13. M 31 M~3×107 MSonca 3 milijone sv. let

14. Galaksija M~3×106 MSonca 30.000 sv. let

15. zvezda s periodo 15.2 let in periastronom 17 sv. ur ~ 1500 rSch

16. kaj se zgodi z zvezdo? se verjetno zgodilo v galaksiji RXJ1242.6-1119A– l. 1992 opazili ostanke

17. padec kometa ali asteroida?

18. plimska sila ! kaj se zgodi z astronavtom? odvisno od velikosti črne luknje: Mč.l. < 10.000 MSonca Mč.l.~milijon MSonca Mč.l. > 100 milijonov MSonca

19. padanje v črno luknjo v  c : Dopplerjev pojav gravitacijski rdeči premik gravitacijsko lečenje svetlobe

20. čas teče počasneje kot za oddaljene opazovalce • ko prečkamo horizont - kaj se zgodi s časom-krajem

21. nastanek masivnih črnih lukenj v središčih galaksij • nastanejo skupaj z galaksijo – že velike • nastanejo kasneje – hitro rastejo • trk dveh galaksij

22. nastanek majhne črne luknje • končna faza v življenju zvezd, zvezda eksplodira, jedro  črno luknjo • ali črne luknje še nastajajo? • ali lahko izvemo kdaj nastane nova črna luknja?

23. izbruhi sevanja gama • Gamma Ray Burst (GRB) • odkriti 1967 • kratki bliski (milisekunde do nekaj minut) v visokoenergijskih žarkih gama (< 0.01 nm) • v oddaljenih galaksijah • energija: E~1043 J ; E=mc2, m=20 MZemlje !

24. nekajkrat na teden GRB – iz naključne smeri, ob naključnem času Swift INTEGRAL

25. “afterglow”-i X, optični, radijski

26. dolgi GRB-ji • t > 2 s • hipernove kolapsarji supernova grb >10 milijard sv. let daleč

27. kratki GRB-ji • t < 2 s • mergerji HST, 2 milijardi svetlobnih let daleč GRB050709 mergerji- ns mergerji- bh

28. kdaj drugič: • “vmesne” črne luknje : 100 MSonca< Mč.l.< 100.000 MSonca izven središč galaksij, nastajajo v gostih zvezdnih kopicah • mini črne luknje: Mč.l.< 3MSonca nastajale naj bi v začetku vesolja • izhlapevanje – Hawkingovo sevanje Mč.l.< 1011 kg (gora) izhlapi v ~ starost vesolja Mč.l. =MSoncaizhlapi v ~1056× starost vesolja • .....

29. za konec... črne luknje: • obstajajo – v dvojnih sistemih zvezd, v središčih galaksij • čeprav“črne”, so “najsvetlejše” – AGJ in GRB

30. ... Einstein je rekel: “The most incomprehensible thing about the Universe is that it is comprehensible.”