.nu

Skole arbejde og essays fra gymnasiet
Søg skolearbejde

Black Holes

Emne: Fysik
| Mere

InledningVad er virkelig et sort hul? Er det så vigtigt? I medierne har der været snak meget om sorte huller Siden opdagelsen af ​​disse. Sorte huller er velsagtens en af ​​de mest fascinerende og interessant fænomen vi kender eksisterer. Men alligevel er vi ved så lidt om dem.
Hvordan kan vi være sikre på, at de er? De er som sagt sort, kan du ikke se dem.
Kan vi drage fordel af dem på nogen måde?
Lys

Udtrykket sorte hul blev opfundet i 1969 af den amerikanske videnskabsmand John Wheeler. Det var ikke et nyt koncept, ideen går tilbage mindst to århundreder, til en tid, hvor der var to teorier om lys. One, som Newton stillede, var, at lyset bestod af partikler, og den anden, at den bestod af bølger. I dag ved vi, at begge kampe takket være kvantemekanikken, kan let ses både som en bølge og som en partikel. Hvis lyset bestod af bølger vidste ikke hvordan, eller hvis det er påvirket af tyngdekraften. Men hvis den bestod af partikler ville blive påvirket så meget af tyngdekraften som enhver anden sag. Man mente, at lys rejste uendeligt hurtigt, og det er grunden til, at lyset ikke er berørt, men det var ikke som en videnskabsmand ved navn Roemer fandt, at lys rejste på et begrænset hastighed.
For dem, der troede på vågteorin det ikke var klart, at lyset ville blive påvirket af tyngdekraften overhovedet. Faktisk kan Newtons teori om tyngdekraften ikke anvendes til at tænde, fordi lys har altid den samme hastighed. Lyset er påvirket af tyngdekraften, og hvordan var først Einstein præsenterede sin relativitetsteori.
En stjerne livscyklus

For at forstå sorte huller, må vi først forstå en stjernes livscyklus. En stjerne dannes, når en stor mængde gas (hovedsagelig brint) kollapser, takket være tyngdekraften. Gassen temperatur stiger som de kommer tættere og tættere på hinanden, og der vil være flere kollisioner. Til sidst temperaturen bliver så stor, at brintatomer begynder at fusionere med hinanden og danner helium atomer. Det er på dette tidspunkt, at vores søn er beliggende. I sidste ende tage brændstoffet ud og stjernen begynder at trække sig sammen. Hvis stjernen så vejer mindre end 1,4ggr masse vores sol, får vi en hvid dværg. De bliver stabile organer takket være en person kaldet udelukkelse princip. Det er en kraft, der arbejdede mod tyngdekraften af ​​disse stjerner og gøre dem stabile. Udelukkelse Princip er en frastødende kraft mellem elektronerne i atomerne.
For stjerner, der har masser på over 1,4 solmasser, er der to muligheder. Den ene er, at stjernen bliver stabil på grund af udelukkelsen princippet mellem neutroner og protoner i atomkernerne. Disse kaldes neutronstjerner. Den anden mulighed er, hvis grovhed stjernen er så høj, at selv udelukkelsen principielt er i stand til at holde op stjernen. Således dannet Det er et sort hul.
Black Holes

Et sort hul kan beskrives med enkelhed som et himmellegeme, der har så meget tyngdekraften, at dens undvigelseshastigheden er højere end lysets hastighed. Et sort hul har ingen radius. Gravity har presse al sagen til ingen volumen overhovedet. Det er en singularitet af uendelig massetæthed. Det sorte hul er en blasfemi horisont. Dette kan betragtes som en radius, men der er faktisk en grænse for sort hul. Event Horizon afskærer enhver kommunikation mellem det sorte hul og videre. Alt, hvad der kommer ind i begivenheden horisonten slugt af det sorte hul, inde i begivenheden horisonten, er der ingen vej tilbage. Afstanden mellem det sorte hul og begivenhed horisont afhænger af hullets tyngdekraft.
Som vi ved, kan intet rejse hurtigere end lyset. Derfor aldrig forsvinder uanset fra kroppen. Matter, der kommer inde i det sorte huls begivenhed horisont trækkes ned til singulariteten af ​​det sorte huls centrum, og det sorte hul vokser. Således sorte huller vokser, men ikke falde.
Gravitationsbølger og Black Hole formular

Einsteins generelle relativitetsteori forudsiger, at de virkelig tunge genstande, der bevæger sig vil sende "krusninger" i rumtiden, der kører på lysets hastighed. Disse bølger svarer til lysbølger, men er meget sværere at opdage. Du kan se dem ved at forskyde de forskellige partikler, der er frit bevægelige. Mand holder i dag på at bygge detektorer i USA, Europa og Japan for at måle dette. Ligesom lysbølger, som de bringe energi fra kilden. Man kan så forvente, at den kilde, som på sigt vil komme til at hvile.
Jordens bevægelse i sin bane omkring solen forårsager også gravitationsbølger. Energitab fra disse vil ændre Jordens bane omkring Solen, således at jorden vil gradvist tættere på det. Men fordi energitab er så lille (man kunne drive en varme ovn på tab), vil dette ikke betyde noget for os, fordi det ville tage omkring tusind millioner millioner millioner millioner år for Jorden at gå ind i solen. Jordens bane ændring er for lille til at kunne måles, men det har set lignende fænomener i stjernen systemet
PSR 1913 + 16 (dette er en Pulsar). Systemet består af to neutronstjerner kredser hinanden og energi tab som følge af gravitationsbølger gør dem vandre i en spiral mod hinanden og de vil med tiden kolliderer.
Under den gravitationskollaps når en stjerne danner et sort hul, bevægelsen er meget højere, og strålingen på gravitationsbølger er langt højere. Det er derfor ret hurtigt for det at komme til en tilstand af hvile. Dette er stjernens sidste etape, før det bliver et sort hul.
1967 viste forskeren Werner Israel til ikke-roterende sort hul struktur var meget enkel. Han hævdede, at det sorte huls design er slet ikke meningen, at de egenskaber, at den oprindelige stjerne havde (undtagen når massen naturligvis). De er perfekt sfæriske, og dens størrelse består kun af dens masse. To sorte huller med lige masser er derfor identiske. Mange mente, at denne tese ikke fungerer på alle, fordi det sorte hul så det må have dannet en perfekt sfærisk stjerne (som ikke er). Men der var en anden fortolkning. Når det sorte hul gik gennem sin afsluttende fase, det blev den perfekte kugleform af resultatet af de mange gravitationsbølger. Da det kom til at hvile objektet ville være helt sfæriske. Ifølge dette synspunkt, alle ikke-roterende stjerner, i enhver form, holde op som en perfekt kugleformet krop og dens størrelse vil kun afhænge af dens masse. Teorien var begrænset til himmellegemer, der ikke er roteret, men i 1963 gjorde forskeren Roy Kerr, en samling af yderligere ligninger til Einsteins almene relativitetsteori, som beskrevet roterende sorte huller. Hvis rotationen var nul, så ville det sorte hul at være helt sfæriske. Men hvis det var roterende så ville "bule" ved polerne. 1970 bekræftede denne teori ved dokumentation fra David Robinson. Alle sorte huller vil i sidste ende til en vilostånd hvor de kan rotere. Han viste sig også at dens form og størrelse var udelukkende på grund af sin masse og dens rotationshastighed og ikke på egenskaberne af sin stjerne havde. Dette resultat blev kendt i form af den maksime: "Et sort hul har intet hår".
Sådan Detect Black Holes

Da sorte huller er så store, er tyngdekraften, der lyser ikke fra dem, kan vi ikke se dem. Men der er andre måder at opdage sorte huller.
Lyset fra stjernerne i nærheden af ​​sorte huller bøje meget om dem, fordi de har så meget tyngdekraften. Hvis lyset kommer ind i begivenheden horisonten, gør vi ikke, men hvis det kun kommer tæt på grænsen, vil det blive bøjet kraftigt. Mange hævder også, at hvis lyset kommer ind i en bestemt vinkel i tilfælde horisont, vil det "gå" rundt det sorte hul ved siden af ​​begivenheden horisonten.
De mest almindelige og formentlig den nemmeste måde at opdage sorte huller er at se på deres nærliggende naboer. Det er nogle steder se, hvor store stjerner kredser omkring en "usynlig" element. Det betyder ikke, at der er sorte huller, kunne det have været en meget svag stjerne. Men det kan betyde, at der er et sort hul. Et sådant system kaldes Cygnus X-1. I dette tilfælde ved hjælp af beregninger på den synlige himmellegeme bane har været i stand til at finde ud af "usynlig" minimal masse, som i dette tilfælde var 6 solmasser. Således udelukke, at det er en sort dværg. Pulp er også for stor til at være genstand skal være en neutronstjerne.
Vi antager nu, at der er sorte huller i vores egen galakse, Mælkevejen, da massen af ​​stjerner, vi ser i vores galakse er ikke nok til at give Galaxy rotation, som det har. Vi mener også, at der er sorte huller med en masse på omkring hundred millioner solmasser. For eksempel observationer med Hubble Space Telescope af galaksen M87 afslørede, at der er en disk-formet galakse, der roterer omkring en central objekt, der ikke kan være andet end et sort hul. Emne, som falder ind i et sted som denne super sort hul, gå ned i hullet i en spiral (ligesom når du lader vandet ud af karret), og derefter få det sorte hul roterer i samme hul. Dette frembringer et magnetfelt svarende til jorden. Nær det sorte hul, vil det skabe højenergi-materie af hændelsen partikler. Magnetfeltet er så stærk, at den "kaster" denne sag lige ud af det skiveformede galakse. Dette er blevet observeret i mange galakser og kvasarer.
En måde at observere sorte huller er at måle gravitationsbølger, er dette ikke helt muligt i dag, men du tror det vil være det i den nærmeste fremtid.
Sorte huller miniaturer

Man kan forestille sig den mulighed, at der er langt mindre sorte huller, der har mindre masse end selv vores egen søn. Sådanne huller kan ikke være dannet af et gravitationsfelt kolapps fordi massen er Chandrasekhar grænse. Miniature sorte huller kan kun oprettes, hvis sagen er komprimeret med ydre pres. Ifølge John Wheeler ville danne en miniature sort hul, hvis du tog alle de tunge brint i Jordens oceaner og gjort en stor brintbombe det. Det menes, at det har dannet mange af disse mindre sorte huller i universet tidlige stadium. Tilsyneladende selv big bang ville have nok kraft til at komprimere massen, så den dannede miniature sorte huller. Mange forskere mener, at der er flere miniaturer af sorte huller end de "normale" sorte huller.
Brugen af ​​sorte huller

Hvis i fremtiden ville være i stand til at "fange" en miniature af et sort hul ved dens grovhed ville være i stand til at tjene en masse af det. Eftersom al materie bevæger sig ned mod et sort hul udsender energi. Energi problemer ville altid blevet løst.
Et andet scenario kunne være, at vi "bump" i et sort hul i den orbitale bane omkring jorden (en meget lille miniature sorte huller), så vil vi sende en konstant strøm af brint, der bare kommer ind på sin begivenhed horisont. Hydrogenet vil derefter opvarmet til fusion, takket være tidevandsenergi virkning, og på den anden side, helium. Dette er så den nemmeste og sikreste mulige reaktor kernefusion, og energien kan lagres og sendes ned til Jorden.
Ormehuller

Tidsrejser har længe fascineret mennesker. I løbet af 1950'erne var der mange forskere, der gjorde forskning i netop det. Noget, der har fascineret os, er, om det er muligt at rejse til fjerntliggende steder hurtigt. Ifølge Einsteins teorier, kan intet fördas hurtigere end lyset. En trøst dog at være det såkaldte dobbelte paradoks, hvilket betyder, at hvis du rejser på lysets hastighed, tiden står stille. Relativitetsteorien tyder dog på, at hvis du rejser hurtigere end lyset derefter rejser tilbage i tiden. Problemet er så, at jo tættere på lysets hastighed, du får, jo stærkere vil du blive påvirket af, og du vil aldrig opgive lysets hastighed. Det skal sammenlignes med at dele et århundrede med to. Du får tættere og tættere på nul, men du aldrig nå det.
Dette synes at udelukke både hurtig rumrejser og rejse tilbage i tiden. Men der er en anden mulighed. Hvis man kan deformere rumtiden for at skabe en genvej mellem to punkter i rummet, et ormehul. På denne måde kunne man rejse hurtigere mellem to punkter i rummet. Men det ville også give tidresor. Ormehuller er ikke noget, som science fiction forfattere er kommet op, men det var Einstein og Nathan Rosen, der i 1935 skrev et essay om noget de kaldte "broer", der i dag er kendt som ormehuller. Men de sagde også, at alle, der rejste gennem hullet ville chute lige ind i en singularitet, et sort hul. Det ville heller ikke være i stand til at holde ormehullet åbent længe nok.
Konklusioner

At der findes sorte huller, de fleste er enige. Mange krav i sig selv er stadig, at sorte huller ikke eksisterer, og at det er usikkert, fordi det meste af det handler om sorte huller ikke er baseret på observationer, men i stedet på matematiske beregninger. Forskningen på sorte huller er sandsynligvis den første i historien, der er gået på denne måde med de rigtige beregninger tidligere observationer. Jeg tror, ​​at de sorte huller vil være, at der bliver forsket i i fremtiden.
Mange af dem, der mener, at universet blev skabt af big bang mener også, at det vil ende i et stort knas, en stor sammentrækning. Meget af teorierne om, hvordan sorte huller er ikke bare kommer til at ødelægge, og hvordan alt stof i universet som at tilslutte sig forskellige sorte huller, og hvordan de i sidste ende kolliderer med hinanden, indtil der kun er én stort sort hul med al masse i universet. Men vi lever i en tid, hvor det hele tiden til de ting, som det er almindeligt accepteret, og det hele tiden falder af ting, der var bredt accepteret. Nu er det diskuteret, om universet er fladt. Og måske dette kan hjælpe til at rydde op det billede, vi har af universet. Jeg personligt tror ikke sorte huller "udødelige" (eller måske jeg ønsker ikke at tro det?!) At universet slutter med et stort knas, tror jeg ikke på. Mennesket er en ivrig skabning, vi altid forsøger at forstå alt. Vi får "spor" fra enhver anden videnskab, men kan ikke forudse det, må vi forene videnskaben!
At spekulere om spørgsmål universets skæbne er mere end vi kan håndtere, må vi tage lidt ad gangen for at se det store billede. Svarene er der, vi bare nødt til at stille de rigtige spørgsmål.

Af: Isaac Fahlin

based on 20 ratings Sorte huller, 2,9 ud af 5 baseret på 20 bedømmelser
| Mere
Bedøm Black Holes


Relaterede skolearbejde
Følgende er skoleprojekter, der beskæftiger sig med sorte huller, der er en eller anden måde relateret til sorte huller.

Comment on Black Holes

« | »