slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Μελανές οπές

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 24

Μελανές οπές - PowerPoint PPT Presentation


  • 89 Views
  • Uploaded on

Μελανές οπές. Σεμινάριο φυσικής 2007 Μπεθάνη Αγνή. Περιεχόμενα. Τι είναι η μελανή οπή; Πως δημιουργείται; Είδη μελανής οπής Μετρική του Schwarzschild Ορίζοντας γεγονότων( Newton vs Einstein)

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Μελανές οπές' - mircea


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1
Μελανέςοπές

Σεμινάριο φυσικής 2007

Μπεθάνη Αγνή

slide2
Περιεχόμενα
  • Τι είναι η μελανή οπή;
  • Πως δημιουργείται;
  • Είδη μελανής οπής
  • Μετρική του Schwarzschild
  • Ορίζοντας γεγονότων(Newton vs Einstein)
  • Καμπυλότητα χωροχρόνου-Παλιρροϊκή επιτάχυνση
  • Παραμόρφωση του χώρου
  • Μετατόπιση προς το ερυθρό
  • Κάμψη του φωτός
  • Ταξιδεύοντας προς τη μελανή οπή
  • Ακτινοβολία Hawkin
  • Παρατήρηση μελανής οπής
slide3
Τι είναι η μαύρη τρύπα;

Απλός- διαισθητικός ορισμός:

  • Η μελανή οπή είναι ένα αντικείμενο πάρα πολύ πυκνό ώστε το βαρυτικό πεδίο είναι τόσο ισχυρό που δεν μπορεί να διαφύγει ούτε το φως.

Φυσικός ορισμός:

  • Η μελανή οπή είναι μία περιοχή του χωροχρόνου με τόσο μεγάλη καμπυλότητα που δεν μπορεί να διαφύγει ούτε το φως.

Μαθηματικός ορισμός:

  • Η μελανή οπή είναι μια σημειακή ανωμαλία στο χωροχρονικό συνεχές η οποία περιβάλλεται από ορίζοντα γεγονότων.
slide4
Πως δημιουργείται μια μαύρη τρύπα;

Αν μετά την έκρηξη υπερκαινοφανούς η μάζα που απομείνει είναι μεγάλη, η βαρύτητα επικρατεί και το άστρο καταρρέει σε μελανή οπή.

slide5
Είδη μελανής οπής

ΤΡΕΙΣ χαρακτηριστικές ιδιότητες:

Μάζα, στροφορμή και ηλεκτρικό φορτίο.

( no hair theorem )

slide6
Κυριότερα είδη (1)
  • Μελανή οπήSchwarzschild(1916)

-σφαιρική συμμετρία

-όχι ηλ. φορτίο

-όχι στροφορμή

-μόνο μάζα

Δομή:

Ορίζοντας γεγονότων,RSch

Σημειακή ανωμαλία

slide7
Κυριότερα είδη (2)
  • Μελανή οπήKerr(1963)

-έχει στροφορμή

-όχι φορτίο

Δομή:

Στατικό όριο

Εργόσφαιρα

Ορίζοντας γεγονότων,RSch

Ανωμαλία δαχτύλιος

slide8
Άλλα είδη

1.Reissner – Nordstorm

-σφαιρική συμμετρία

-ηλεκτρικό φορτίο

2.Kerr – Newman

-στροφορμή

- ηλεκτρικό φορτίο

slide9
Καμπυλότητα χωροχρόνου-Παλιρροϊκή επιτάχυνση
  • Κοντά στην επιφάνεια της γης θεωρούμε τις παλιρροϊκές επιταχύνσεις αμελητέες.

Ο χωροχρόνος είναι επίπεδος↔ειδική θεωρία της σχετικότητας.

  • Μακριά από την επιφάνεια της γης η σε πολύ ισχυρό βαρυτικό πεδίο οι παλιρροϊκές επιταχύνσεις δεν μπορούν να αγνοηθούν.

Ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος↔γενική θεωρία της σχετικότητας.

Η καμπυλότητα του χωροχρόνου και οι παλιρροϊκή επιτάχυνση είναι το ίδιο πράγμα σε διαφορετικές γλώσσες!

schwarzschild
Η μετρική του Schwarzschild

Η λύση του Schwarzschild στις εξισώσεις γενικής σχετικότητας του Einstein.

dτ2=(1-2M/r)dt2- dr2/(1-2M/r)-r2dφ2(timelike form)

όπου Μ≡GMkg/c2

τ:χρόνος στο πεδίο της μαύρης τρύπας(proper time)

t:χρόνος απομακρυσμένου παρατηρητή(far away time)

schwarzschild 2
Η μετρική του Schwarzschild (2)

Η μετρική περιγράφει τη γεωμετρία του καμπυλωμένου χωροχρόνου στο εξωτερικό κάθε σφαιρικά συμμετρικού σώματος στο σύμπαν

rSch =2Μ :Ορίζοντας γεγονότων

Επιφάνεια από την οποία οτιδήποτε περνάει προς τα μέσα και τίποτα προς τα έξω.

newton vs einstein
Ορίζοντας γεγονότων (Newton vs Einstein)
  • Ενέργεια σωματιδίου mκινουμένου σε πεδίο βαρύτητας:

Ε=mυ2/2- GMm/r

  • Στην οριακή περίπτωση:

E=0 → υ=(2GM/r)1/2

  • Για φωτόνιο υ=c → c=(2GM/r)1/2

r=2GM/c2=rSch???

Κλασική Μηχανική: το φως περνά από τον ορίζοντα γεγονότων αλλά δεν διαφεύγει.

Γενική θεωρία της σχετικότητας: τίποτα δεν περνάει προς τα έξω τον ορίζοντα γεγονότων.

slide14
Καμπυλότητα χώρου

Πείραμα 1

  • Έστω 2πR1 μία τροχιά
  • Έστω και2πR2 με R1>R2
  • Αν μετρήσουμε απευθείας

η απόσταση r ανάμεσα στις τροχιές είναι:

r>R1-R2 !!!

slide15
Μετατόπιση προς το ερυθρό

Πείραμα 2

Ένα ρολόι εκπέμπει φως σε κάθε χτύπο και κινείται προς μία μελανή οπή.

  • Κοντά στη μελανή οπή ο παρατηρητής βλέπει συχνούς παλμούς(τ) και φως με μικρή περίοδο.
  • Ο απομακρυσμένος παρατηρητής βλέπει παλμούς ανά μεγαλύτερα διαστήματα(t) και φως με μεγαλύτερη περίοδο.
  • Μεγαλύτερη περίοδος ↔πιο κόκκινο φως.
  • Όσο πιο κοντά στον ορίζοντα τόσο μεγαλύτερο t.
  • Στον ορίζοντα γεγονότων t→∞!!!
slide16
Κάμψη φωτός

Στον καμπυλωμένο χωροχρόνο το φως δεν διαδίδεται ευθύγραμμα.

  • Διαστρεβλωμένη οπτική εικόνα.
  • Φαινόμενα πολλαπλών ειδώλων
  • Gravity lensing
slide18
Ταξίδι προς τη μελανή οπή
  • Αρχικά ο αστροναύτης παρατηρεί ότι η εικόνα των αστερισμών όπως τους ήξερε παραμορφώνεται.
  • Πιο κοντά στον ορίζοντα κοιτώντας ευθεία μπορεί να δει το πίσω μέρος του κεφαλιού του!
  • Φτάνοντας στον ορίζοντα γεγονότων κάθε επικοινωνία με τον ταξιδευτή χάνεται. Κανένα σήμα η φωτεινός παλμός δεν μπορεί να διαφύγει από τον ορίζοντα γεγονότων.
  • Ενώ για εκείνον ο χρόνος κυλά κανονικά, κάποιος που τον παρακολουθεί από μακριά βλέπει πως χρειάζεται άπειρο χρόνο να φτάσει στον ορίζοντα.
  • Όλα τα παραπάνω αν ξεχάσουμε τις παλιρροϊκές επιταχύνσεις που τείνουν να τον καταστρέψουν.
hawking
Ακτινοβολία Hawking
  • Στο κενό έχουμε συνεχή δημιουργία και εξαΰλωση σωματιδίου αντισωματιδίου.
  • Κοντά στο ορίζοντα το ένα παρασύρεται στην μελανή οπή ενώ το άλλο διαφεύγει(φαινόμενο σήραγγος).
  • Εξάτμιση της μελανής οπής .
slide20
Παρατήρηση μελανής οπής
  • Χ-rays: Τα σωματίδια που έλκονται από τη μελανή οπή επιταχυνόμενα εκπέμπουν ακτίνες Χ.
  • Περιστρεφόμενο σώμα: Ένα σώμα περιστρέφεται γύρω από κάτι άγνωστο. Από την κίνηση του μπορεί να συμπεράνει κανείς αν το άγνωστο είναι μελανή οπή .
  • Gravity lensing: Το φως κάμπτεται και εστιάζεται.
slide21
Πραγματικά στοιχεία
  • Το Hubble space telescope της ΝASA μας έχει δώσει τα σημαντικότερα στοιχεία για την ύπαρξη των μελανών οπών.

(γαλαξίας NG4438)

slide24
Βιβλιογραφία
  • Exploring Black Holes-E.F.Taylor,J.Wheeler.
  • Αστροφυσική ,Δομή και εξέλιξη του σύμπαντος-F.H Shu.
  • www.hubblesite.org
  • www.eftaylor.com
  • www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/bh_home.html
  • Η κοσμολογία της νόησης ,εισαγωγή στην κοσμολογία-Μ.Δανέζης,Σ.Θεοδοσίου
ad