Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Μελανές οπές Σεμινάριο φυσικής 2007 Σεμινάριο φυσικής 2007 Μπεθάνη Αγνή Μπεθάνη Αγνή.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Μελανές οπές Σεμινάριο φυσικής 2007 Σεμινάριο φυσικής 2007 Μπεθάνη Αγνή Μπεθάνη Αγνή."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μελανές οπές Σεμινάριο φυσικής 2007 Σεμινάριο φυσικής 2007 Μπεθάνη Αγνή Μπεθάνη Αγνή

2 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

3 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.

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

5 Είδη μελανής οπής ΤΡΕΙΣ χαρακτηριστικές ιδιότητες: Μάζα, στροφορμή και ηλεκτρικό φορτίο. ( no hair theorem )

6 Κυριότερα είδη (1) 1. Μελανή οπή Schwarzschild(1916) -σφαιρική συμμετρία -σφαιρική συμμετρία -όχι ηλ. φορτίο -όχι ηλ. φορτίο -όχι στροφορμή -όχι στροφορμή - μάζα -μόνο μάζαΔομή: Ορίζοντας γεγονότων, R Sch Σημειακή ανωμαλία

7 Κυριότερα είδη (2) 2. Μελανή οπή Kerr(1963) -έχει στροφορμή -έχει στροφορμή -όχι φορτίο -όχι φορτίοΔομή: Στατικό όριο Εργόσφαιρα Ορίζοντας γεγονότων,R Sch Ανωμαλία δαχτύλιος

8 Άλλα είδη 1.Reissner – Nordstorm -σφαιρική συμμετρία -σφαιρική συμμετρία -ηλεκτρικό φορτίο -ηλεκτρικό φορτίο 2.Kerr – Newman -στροφορμή -στροφορμή - ηλεκτρικό φορτίο - ηλεκτρικό φορτίο

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

10

11 Η μετρική του Schwarzschild Η λύση του Schwarzschild στις εξισώσεις γενικής σχετικότητας του Einstein. Η λύση του Schwarzschild στις εξισώσεις γενικής σχετικότητας του Einstein. dτ 2 =(1-2M/r)dt 2 - dr 2 /(1-2M/r)-r 2 dφ 2 (timelike form) dτ 2 =(1-2M/r)dt 2 - dr 2 /(1-2M/r)-r 2 dφ 2 (timelike form) όπου Μ ≡GM kg /c 2 όπου Μ ≡GM kg /c 2 τ:χρόνος στο πεδίο της μαύρης τρύπας(proper time) t:χρόνος απομακρυσμένου παρατηρητή(far away time)

12 Η μετρική του Schwarzschild (2) Η μετρική περιγράφει τη γεωμετρία του καμπυλωμένου χωροχρόνου στο εξωτερικό κάθε σφαιρικά συμμετρικού σώματος στο σύμπαν Η μετρική περιγράφει τη γεωμετρία του καμπυλωμένου χωροχρόνου στο εξωτερικό κάθε σφαιρικά συμμετρικού σώματος στο σύμπαν r Sch =2Μ :Ορίζοντας γεγονότων r Sch =2Μ :Ορίζοντας γεγονότων Επιφάνεια από την οποία οτιδήποτε περνάει προς τα μέσα και τίποτα προς τα έξω.

13 Ορίζοντας γεγονότων (Newton vs Einstein)  Ενέργεια σωματιδίου m κινουμένου σε πεδίο βαρύτητας: Ε=mυ 2 /2- GMm/r Ε=mυ 2 /2- GMm/r  Στην οριακή περίπτωση: E=0 → υ=(2GM/r) 1/2 E=0 → υ=(2GM/r) 1/2  Για φωτόνιο υ=c → c=(2GM/r) 1/2 r=2GM/c 2 =r Sch ??? r=2GM/c 2 =r Sch ??? 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.

14 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 !!! r>R1-R2 !!!

15 Μετατόπιση προς το ερυθρό Πείραμα 2 Ένα ρολόι εκπέμπει φως σε κάθε χτύπο και κινείται προς μία μελανή οπή. 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 →∞!!!

16 Κάμψη φωτός Στον καμπυλωμένο χωροχρόνο το φως δεν διαδίδεται ευθύγραμμα. Στον καμπυλωμένο χωροχρόνο το φως δεν διαδίδεται ευθύγραμμα.  Διαστρεβλωμένη οπτική εικόνα.  Φαινόμενα πολλαπλών ειδώλων  Gravity lensing

17

18 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.

19 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.

20 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.

21 Πραγματικά στοιχεία  Το Hubble space telescope της ΝASA μας έχει δώσει τα σημαντικότερα στοιχεία για την ύπαρξη των μελανών οπών. (γαλαξίας NG4438) (γαλαξίας NG4438)

22 (M87) (NGC4261)

23

24 Βιβλιογραφία  Exploring Black Holes-E.F.Taylor,J.Wheeler.  Αστροφυσική,Δομή και εξέλιξη του σύμπαντος- F.H Shu.    e.html e.html e.html  Η κοσμολογία της νόησης,εισαγωγή στην κοσμολογία-Μ.Δανέζης,Σ.Θεοδοσίου


Κατέβασμα ppt "Μελανές οπές Σεμινάριο φυσικής 2007 Σεμινάριο φυσικής 2007 Μπεθάνη Αγνή Μπεθάνη Αγνή."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google