Back to site
Since 2004, our University project has become the Internet's most widespread web hosting directory. Here we like to talk a lot about web development, networking and server security. It is, after all, our expertise. To make things better we've launched this science section with the free access to educational resources and important scientific material translated to different languages.

Întrebări frecvente despre Black Holes

Source: http://www.phys.vt.edu/~jhs/faq/blackholes.html

Compilate de Dr. Ioan Simonetti din Departamentul de Fizica de la Virginia Tech.

Înapoi la Întrebări frecvente Astronomie şi Fizică

  1. De ce unele stele sfârşesc ca gaurile negre? [Sau,] Ce inseamna principiul de excluziune au de a face cu dacă sau nu o stea devine o gaură neagră?
  2. Cum este momentul sa schimbat într-o gaură neagră?
  3. Are E = mc ^ 2 ecuaţie se aplică într-o gaura neagra?
  4. Dacă nimic nu se deplasează cu viteza luminii, în afară de lumină, cum se poate trage o gaura neagra, de asemenea, lumina în sine?
  5. Care este cea mai bună dovadă pentru existenţa găurilor negre? Este într-adevăr toate doar o teorie?
  6. Am auzit că lumina "belches" o gaură neagră şi de radiaţii ori de câte ori ceva se încadrează în orizontul evenimentului său. Ce înseamnă asta şi de ce se poate intampla asa?
  7. Puteţi vedea o gaură neagră? Ce face o gaura neagra arata?
  8. Cât de mare poate primi o gaura neagra?
  9. Cât de mică poate fi o gaura neagra?
  10. [În trimitere la răspunsul la întrebarea 1 de mai sus.] De ce nu forţele interne de electroni de o creştere stea în acelaşi ritm ca forţele gravitaţionale?
  11. Va fi posibil un observator care se încadrează într-o gaură neagră să fie în măsură să martor toate evenimentele viitoare din univers afara gaura neagra?
  12. Găurile negre ar putea fi folosit ca sursă de energie?
  13. Am citit undeva că în găuri negre foarte îndepărtat în viitor ar putea produce scurgeri şi se dispersează. Se poate întâmpla asta? Dacă se poate, cum?

De ce unele stele sfârşesc ca gaurile negre?

Răspunsul implică de gravitatea şi de presiunea internă în cadrul stele. Aceste două lucruri se opun reciproc- forţa gravitaţională a stelei care acţionează pe o bucată de materie la suprafata stelei va dori să cauzeze această chestiune să cadă interior, dar presiunea internă a stelei, care acţionează spre exterior la suprafata, vor dori de a provoca problema pentru a acoperi pasivă. Atunci când aceste două sunt echilibrate (de exemplu, egale în putere), steaua va păstra dimensiunile sale: nici colaps nu se extindă. Acesta este cazul pentru Soare la moment, şi chiar, pentru care contează, pentru Pământ.

Cu toate acestea, atunci când o stea rămâne fără combustibil nuclear, şi, prin urmare, continuă să piardă energie de la suprafaţă (se emit energie luminoasă), în timp ce nu în locul energiei pierdute prin intermediul fuziunii nucleare (nu mai mult combustibil nuclear), gravitaţia va castiga pe mai multe interne presiune şi stele se va contracta încet sau colaps rapid în funcţie de detalii cu privire la structura internă şi compoziţia. Gravity victorii pe mai presiunea internă a stelei, pentru că presiunea a fost produsă de un gaz normal, cald, şi că gazul este pierde energie ca stele radiază energie de la suprafaţă.

Stele pot ajunge, astfel, ca o gaură neagră. Pur si simplu depinde dacă este sau nu colapsul este oprit la unele de dimensiuni mai mici o dată pe o altă sursă de presiune (altele decât ceea ce este produsă de un gaz obişnuit, la cald), poate deveni suficient de puternice pentru a echilibra forţa gravitaţională activă. Există şi alte forme de presiune în afară de cea produsă de un gaz fierbinte. Apasarea mâna pe un birou de top vă va permite să experienţă una din aceste presiuni alte--- birou împinge în sus împotriva ta, într-adevăr, acesta poate susţine greutatea ta (forţa gravitaţională)! Presiunea care pastreaza birou rigide împotriva greutatea dumneavoastră este cauzată de forţe între atomii în birou.

În plus, în termen de atomi de electroni trebuie să se evite reciproc (de exemplu, acestea nu pot fi toate în aceeaşi atomic "orbita"--- aceasta se numeşte "principiul excluderii"). Prin urmare, dacă am avut o colectie de mişcare electroni primare le-ar evita, de asemenea, reciproc: cu atat mai greu va comprima de colectare (este mai mic volumul acestea sunt limitate la) mai mult se revolta împotriva stoarce--- o presiune se opune dvs. de naştere electroni.

Acest "electron evitarea" presiune poate deveni doar suficient de puternic pentru a se opune forţelor gravitaţionale în termen de o stea din aproximativ masa Soarelui atunci când stele este comprimat de gravitaţie la aproximativ diametrul Pământului. Astfel, o stea de mare ca Soarele poate fi împiedicat să devină o gaură neagră atunci când acesta se prabuseste la dimensiunea Pământului, şi interne "electron avoidance" presiune (numit "degenerate presiune electron") devine suficient de puternic pentru a deţine stea în sus. Acest gen de presiune nu depinde de conţinutul de energie al---- stele, chiar dacă vedeta continuă să piardă energie din suprafaţa sa, presiunea va continua să deţină stea în sus. Soarele nostru nu poate deveni o gaură neagră.

Cu toate acestea, în cazul în care stele este mult mai masive decât ceva de genul 3- 5 mase solare, forţele sale gravitationala va fi mai mare, iar sale interne degenera presiune de electroni nu vor fi niciodată suficiente pentru a opri prăbuşirea sa. Se pare că neutronii pot asculta, de asemenea, principiul de excludere şi de neutroni vor fi produse in abundenta atunci când o stea masivă collpses, dar chiar şi degenerare cu neutroni nu se poate opri colapsul unor stele masive--- nimic peste 3- 5 mase solare nu poate fi oprit, acesta va deveni o gaură neagră în funcţie de gândire actuale.

Cum este momentul sa schimbat într-o gaură neagră?

Ei bine, într-un anumit sens, nu este schimbat deloc. Dacă ar fi să introduceţi o gaura neagra, v-ar găsi te uiţi la bifarea de-a lungul în acelaşi ritm ca întotdeauna a avut (presupunând că atât tu cât şi urmăriţi supravietuit trecerii in gaura neagra). Cu toate acestea, v-ar cădea rapid spre centru în cazul în care v-ar fi ucis de către forţele de maree enorme (de exemplu, forta de gravitatie la tine picioarele, dacă ai căzut picioarele în primul rând, ar fi mult mai mare decât la tine capul, si v-ar fi intins pe lângă).

Deşi ceasul cum se vede de ce nu s-ar schimba rata de pânză, la fel ca în teoria relativităţii speciale (daca stii nimic despre asta), altcineva ar vedea-un ritm diferit pe ceas bifarea dvs. mai mult decât de obicei, şi veţi vedea ceasul lor de a să fie bifarea la un alt decat rata normala. De exemplu, dacă aţi fost la staţia vă doar în afara unei găuri negre, în timp ce v-ar găsi ceas ta bifând la o rată normală, veţi vedea ceasul al unui prieten la mare distanta de la gaura care urmează să fie ticăie într-un ritm mult mai rapid decât a ta. Că prietenul ar vedea ceasul ticăie propriu la o rată normală, dar a se vedea ceasul ticăie dumneavoastră să fie într-un ritm mult mai lent. Astfel, dacă aţi rămas doar în afara gaura neagra pentru un timp, apoi sa întors să se alăture prietenul tău, te-ar găsi că prietenul a avut în vârstă de mai mult decât aţi avut în timpul dumneavoastră de separare.

Are E = mc ^ 2 ecuaţie se aplică într-o gaura neagra?

E = mc ^ 2 este întotdeauna adevărată. În cazul în care o gaură neagră, de exemplu, au existat unele speculaţii că găurile negre poate, printr-un truc mecanica cuantica, energie radia, şi în procesul de masa lor, prin urmare, ar scădea.

Dacă nimic nu se deplasează cu viteza luminii, în afară de lumină, cum se poate trage o gaura neagra, de asemenea, lumina în sine?

Calea pe care o rază de lumină urmează pot fi indoite de către un organism gravitează, chiar Pământului (deşi de îndoire, în acest caz este foarte mic). Acest efect a fost măsurat de lumina de la o stea, ca a trecut de Soare în timpul unei eclipse solare. Acest îndoire de razele de lumina creste pe masura ce puterea creşte câmpului gravitaţional. O gaura neagra este pur şi simplu o regiune în care efectul de lumina este atât de mare încât lumina nu poate scăpa de regiune.

Care este cea mai bună dovadă pentru existenţa găurilor negre? Este într-adevăr toate doar o teorie?

Astronomii au descoperit o jumătate de duzină sau sisteme binare, astfel stele (doua stele care orbitează reciproc), în cazul în care una dintre stele este invizibil, dar trebuie să fie acolo din moment ce trage cu forţa gravitaţională suficient pe alte stele vizibile pentru a face ca orbita în jurul valorii de steaua lor Centrul comun de greutate şi masa de stele invizibil este considerabil mai mare de 3 la 5 mase solare. Prin urmare, aceste stele invizibile sunt considerate a fi găuri negre bun candidat. Există, de asemenea, dovezi că găurile negre supermasive (aproximativ 1 miliard de mase solare), există în centrele de galaxii şi quasari multe. În acest ultim caz, alte explicaţii ale producţiei de energie de quasari nu sunt la fel de bun ca explicaţia folosind o gaura neagra supermasiva. (Veţi vedea, atunci când materia cade într-un câmp gravitaţional, de viteza şi, prin urmare, de energie, creşte. În cazul în care o mulţime de materie este în scădere, în acelaşi timp, şi rotire in jurul gaurii negre într-un disc seamana cu un blocaj de trafic intr-un cul-de-sac, apoi frecare între diferitele elemente ale materiei se va transforma o mare parte din această viteză, energie luat în toamna in caldura, care devine mult radiat departe. În acest fel, problema incadrand o gaura neagra supermasiva poate radia mai multa energie pe gram de combustibil decât pot fi eliberate de către orice alt mecanism ştim, inclusiv fuziunii nucleare.)

Am auzit că lumina "belches" o gaură neagră şi de radiaţii ori de câte ori ceva se încadrează în orizontul evenimentului său. Ce înseamnă asta şi de ce se poate intampla asa?

Sunt nu sunt sigur ce se referă la persoana, dar voi lua o presupunere. Ele pot fi legate de ceea ce se intampla ca material se încadrează într-o gaura neagra prin acţiunea de un disc de acumulare. Ca mari cantităţi de material de abordare o gaură neagră, materialul se va găsi, în general, ea însăşi într-o orbita disc, cum ar fi structura cu gaura de la centru (de exemplu, se va arata un pic ca un sistem solar extrem de aglomerat). Discul va fi extrem de fierbinte din cauza frecarii dintre materialele cu viteze diferite orbitale la razele orbitale uşor diferite. Astfel, discul va radia lumina mult. O mare parte din energia cinetică de intrare a materialelor este radiat departe prin acest proces de frecare-de căldură-lumină. Aceasta este ceea ce dă naştere la luminozitatea extrem de quasari, iar acest proces este ceea ce ne face capabili să (eventual) găsi stelare-masă gaurile negre, care sunt parte dintr-un sistem de stele dublu. În acest ultim caz, infalling materiale de la steaua vecin face pentru disc de acumulare in jurul gaurii negre, şi razele X sunt emise de disc (razele X sunt emise de materia extrem de fierbinte, la fel ca şi cu filament nu-aşa-cald de un bec emite lumina vizibila). In cazul Quasar, o gaură supermasivă alb-negru (un miliard mase solare sau cam asa ceva), se află în centrul unei galaxii, şi gaze naturale din apropierea formele gaură neagră un disc de acumulare în jurul valorii de gaura; again raze X, şi alte forme de lumina, sunt rezultatul.

În niciunul dintre aceste cazuri este lumina fiind emise, şi ajungând la noi, de la sub orizontul gaurii negre eveniment. Nimic nu poate scăpa de sub orizontul evenimentului.

Puteţi vedea o gaură neagră? Ce face o gaura neagra arata?

Nu în mod direct. Nimic, nici măcar lumina poate scăpa dintr-o gaura neagra.

Pe de altă parte, puteţi vedea o parte din focuri de artificii merge pe lângă o gaură neagră. Sub formă de gaz cade într-o gaură neagră (probabil provenind de la o stea din apropiere), gazul va căldură şi strălucire, devin vizibile. De obicei, nu doar lumina vizibila, dar, de asemenea, mai energic ca fotonii de raze X va fi emis de gaz. Ce ne-ar aştepta pentru a vedea (dacă telescoape noastre ar putea "zoom-in" suficient) ar fi un disc rotativ de materiale stralucitoare, cu gaura neagra jos un centru al discului. A se vedea răspunsurile de mai sus.

Cât de mare poate primi o gaura neagra?

Nu există nici o limită la cât de mare o gaura neagra poate fi. Cu toate acestea, cea mai mare blackholes noi credem ca sunt în existenţa sunt în centrele de multe galaxii, şi au mase echivalentul a aproximativ un miliard de sori (de exemplu, un miliard de mase solare). Razele lor ar fi o fracţiune considerabilă a raza a sistemului nostru solar.

Cât de mică poate primi o gaura neagra?

Potrivit relativităţii generale (teoria care prezice, şi explică cele mai multe dintre caracteristicile de găuri negre), nu există nici o limită inferioară la dimensiunea de o gaură neagră. Dar, o teorie completă a lucrărilor greutate modul în care trebuie să includă, de asemenea, mecanica cuantică, şi o astfel de teorie nu a fost încă să fie construite. Unele indicii de la lucrările recente privind această teorie sugerează că o gaură neagră nu poate fi mai mică decât despre "10-to-the-(-33)" cm în raza--- 0,000000000000000000000000000000001 cm. Pe această mică o scară de mărime, chiar şi natura aparent buna de spaţiu se va descompune intr-un "şobolan-capcana" de tuneluri, bucle, şi alte structuri întreţesut! Cel puţin, asta e ceea ce sugerează activitatea curentă.

[În trimitere la răspunsul la întrebarea 1 de mai sus.] De ce nu forţele interne de electroni de o creştere stea în acelaşi ritm ca forţele gravitaţionale?

Pe scurt, degenerat presiunea de electroni în stele, depinde de densitatea de gaz într-un mod specific, care nu are nici o dependenţă directă la modul în care gravitatea şi de densitatea sunt legate. Dacă doriţi o relaţie matematică, ei: presiunea este proporţională cu densitatea ridicat la puterea 5/ 3. Această putere este determinată de proprietăţile de mecanicii cuantice (şi nu are nimic de-a face cu gravitatia). Pe de altă parte, forţa gravitaţională la suprafaţă (de exemplu) de stele este proporţională cu masa de stele, şi invers proporţional cu pătratul razei sale (din cauza unei legi universale a lui Newton a gravitaţiei!) Dacă am încerca să exprim această gravitate suprafaţă în ceea ce priveşte densitatea de stele (e densitate medie), mi se pare M/ R ^ 2 este proporţională cu densitatea ori r. Deci, vedeţi, "densitatea ori r" nu este ceva de genul "densitate ridicat la puterea 5/ 3."

Va fi posibil un observator care se încadrează într-o gaură neagră să fie în măsură să martor toate evenimentele viitoare din univers afara gaura neagra?

Prezentarea normală a acestor efecte gravitaţionale dilatarea timpului poate duce o la o concluzie greşită. Este adevărat că, dacă un observator (A) este staţionară aproape de orizontul evenimentului de o gaură neagră, şi un al doilea observator (B) este staţionar, la mare distanţă de orizontul evenimentului, atunci B va vedea un ceas de a fi bifarea lent, şi O vor vedea ceasul lui B care urmează să fie ticăie rapid. Dar dacă A cade în jos, spre orizontul evenimentului (în cele din urmă de trecere), în timp ce B rămâne staţionară, apoi ceea ce fiecare vede ca nu este drept înainte ca situaţia de mai sus sugerează.

Deoarece B vede lucrurile: O cade spre orizontul evenimentului, fotonii de la A lua mai mult timp şi mai mult pentru a urca din "gravtiational bine", care duce la aparenta incetinirea Un ceas lui văzută de către B, şi atunci când A este la orizont, orice foton emis de un ceas ia lui (formal) un timp infinit pentru a iesi la B. Imaginaţi-vă că fiecare ceas persoane emite un foton pentru fiecare bifaţi de ceas, pentru a face mai uşor să se gândească. Astfel, pare să îngheţe O, cum se vede de către B, la fel cum ai spus. Cu toate acestea, A a traversat orizontul evenimentului! Este doar o iluzie (literalmente un "optic" iluzie), care face ca B cred A nu traversează orizont.

Ca o vede lucrurile: A cade, şi traversează orizont (probabil într-un timp foarte scurt). O vede fotoni lui B ceas care emit, dar se grăbeşte O distanţă de la B, şi astfel nu ajunge niciodata pentru a colecta mai mult decât un număr finit de fotoni aceste înainte de a traversa orizontul evenimentului. (Dacă doriţi, vă puteţi gândi la acest lucru ca din cauza unei anulare de dilatare a timpului gravitaţionale de către un efect Doppler--- datorate mişcării de deplasare A la B). După trecerea orizontul evenimentului, fotonii venind de mai sus nu sunt uşor sortate de origine, astfel încât A nu poate da seama cum h B a continuat să bifaţi.

Un număr finit de fotoni au fost emise de către A A traversat înainte de orizont, şi un număr finit de fotoni au fost emise de către B (şi colectate de către A) A traversat înainte de orizont.

S-ar putea întreba Ce se întâmplă dacă A ar fi redus niciodată atât de încet spre orizontul evenimentului? Da, atunci efectul Doppler nu ar intra în joc, până când, la o anumită limită practice, A ajuns prea aproape de orizont şi nu ar fi capabil să ţină la care se încadrează inch Atunci ar vedea doar un numar finit de fotoni forma B (dar acum un număr mai mare--- care acoperă mai mult de timp B). Desigur, dacă o "agăţate pe" destul de mult înainte de fapt, care se încadrează în, apoi A ar putea vedea evoluţia viitoare a universului.

Linia de fund: pur şi simplu care se încadrează într-o gaură neagră nu va va oferi o vedere de întregul viitor al universului. Găurile negre nu poate exista fără a fi parte a Big Crunch finală, şi materia pot cădea în găuri negre.

Pentru o discuţie foarte frumos de găuri negre pentru non-oameni de ştiinţă, a se vedea Kip Thorne de carte: Black Holes şi urzelile de timp.

Găurile negre ar putea fi folosit ca sursă de energie?

Există o mare de informaţii cu privire la utilizarea potenţială a unei găuri negre ca o sursă de energie. (Desigur, aceasta ar trebui să fie menţionat faptul că trebuie să dobândească mai întâi o gaură neagră cel puţin în cazul de Soare, am deja Soare!) O sursă excelentă de informaţii privind găurile negre, scrise pentru laic, este Kip Thorne de Rezervaţi la un excelent: Black Holes şi urzelile de timp. Eu sugerez sa-l consulte pentru "toate informaţiile [I] ar putea da, eventual," tu.

Pe scurt, o gaură neagră de rotaţie poate stoca o cantitate mare de energie în rotaţie sale. Aceasta energie este, de fapt accesibil, deoarece rotaţie este impusă pe spaţiul din afara gaura. În principiu, prin urmare, energia poate fi extrasa din rotaţie a gaurii negre. Exact ceea ce mecanism este utilizat este o poveste complicată potenţial.

Am citit undeva că în găuri negre foarte îndepărtat în viitor ar putea produce scurgeri şi se dispersează. Se poate întâmpla asta? Dacă se poate, cum?

După cum ştiţi, probabil, faţă de anul precedent, orice obiect care se încadrează într-o gaură neagră nu poate ieşi. Cu toate acestea, peste un timp foarte lung, particulele de materie "scurgeri" dintr-o gaura neagra. Deci, chiar dacă toate obiectele din univers au fost să se încheie până în găurile negre, după o lungă perioadă de timp, mult timp, găurile ar pierde treptat materia lor, iar problema ar dispersa througout universul (ca un gaz subţire de particule).

Procesul prin care găurile negre pierde materie se numeşte Hawking radiaţii, după Stephen Hawking, prima persoana care a dat seama cum ar putea întâmpla. Cum se întâmplă este o poveste complicată. O modalitate de a privi povestea foloseşte conceptul de "particule virtuale". In orice moment, particula-antiparticula perechi apar şi dispar în orice locaţie, chiar şi numai în apropierea orizontului evenimentului ("de suprafaţă") de o gaura neagra. Aceste perechi există pentru o perioadă scurtă de timp, atat de scurta incat nu putem masura cu precizie suficient de masele lor să ştie chiar că ele sunt acolo (cu toate acestea, ştim de prezenţa lor de către alte efecte care le provoaca). Dar, pentru o pereche în apropierea unei găuri negre, una dintre particule pot cădea în gaura, lăsând de altă parte, fără un partener, particula lasat in urma nu pot fi rapid anihilată de către partenerul său acum lipsesc (care este ceea ce se întâmplă în mod normal). Astfel, particula singuratic lăsat în urmă se găseşte nu mai "virtuale", dar acum "reală", la fel ca orice particula în corpul dumneavoastră. Deoarece această particulă este acum real, care conţine o anumită cantitate de masă, şi că masa au fost furnizate de energie a gaurii negre (prin gravitatea gaura lui): particula acum reală există pentru că a luat masa de la gaura neagra. Astfel, treptat, frunze de masa găurii negre în formă de particule noi care apar în afara gaura. Acest proces prin care găurile negre pierde masa este foarte lent (cel puţin pentru găuri negre masive făcute din stele), astfel încât timpul necesar pentru o gaură neagră tipică de a dispărea în cele din urmă este foarte lungă. (Pentru o gaură neagră cu o masă egală cu masa Soarelui, întregul proces va dura aproximativ 10** 66 ani, sau 1 cu 66 de zerouri după el.)

Published (Last edited): 17-11-2011 , source: http://www.phys.vt.edu/~jhs/faq/blackholes.html