. עכשיו

עבודות בית הספר ומאמרים מבית ספר התיכון
לימודי חיפוש

חורים שחורים

נושא: פיסיקה
| עוד

InledningVad הוא באמת חור שחור? האם זה כל כך חשוב? בתקשורת יש כבר לדבר הרבה על חורים שחורים מאז אדם גילה אותם. חורים שחורים הם ללא ספק אחת התופעות המרתקות והמעניינות ביותר שאנו יודעים קיימות. אבל בכל זאת אנחנו יודעים כל כך מעט עליהם.
איך אנחנו יכולים להיות בטוחים שהם? הם כמו שאמרתי שחורים, אתה לא יכול לראות אותם.
האם אנחנו יכולים לנצל אותם בדרך כלשהי?
אור

החור השחור המונח נטבע ב1969 על ידי המדען האמריקאי ג'ון וילר. זה לא היה רעיון חדש, הרעיון חוזר לפחות מאתיים שנה, לתקופה שבה היו שתי תאוריות של אור. אחד, שהעדיף ניוטון, היה כי אור מורכב מחלקיקים והאחר שלא היה בה גלים. היום אנחנו יודעים ששניהם תואם הודות למכניקת קוונטים, אור ניתן לראות גם כגל והן כחלקיקים. אם אור מורכב מגלים לא יודע איך, או אם, זה היה מושפע על ידי כוח הכבידה. אבל אם זה היה מורכב מחלקיקים יהיה מושפע פחות על ידי כוח משיכה כמו בכל עניין אחר. זה היה האמין כי האור נע במהירות לאין שיעור ולכן האור לא נפגע, אבל זה לא היה כפי שמדען בשם רומר גילה כי האור נע במהירות סופית.
למי שהאמין בתאוריה של הגל לא היה ברור שהאור יהיה מושפע על ידי כוח הכבידה בכלל. למעשה, תיאורית הכבידה של ניוטון אינו יכולה לשמש לאור, כי אור תמיד יש את אותה מהירות. האור שמושפע מכוח הכבידה ואיך לא היה עד איינשטיין הציג תורת יחסות שלו.
מחזור החיים של כוכב

כדי להבין חורים שחורים, עלינו תחילה להבין את מחזור חייו של כוכב. כוכב נוצר כאשר כמות גדולה של גז (בעיקר מימן) מתמוטטת, הודות לכוח המשיכה. עולה טמפרטורת הגז כפי שהם באים יותר ויותר ביחד ולא יהיו יותר התנגשויות. סופו של דבר את הטמפרטורה הופכת להיות כל כך גדולה שאטומי המימן מתחילים להתמזג אחד עם השני וליצור אטומי הליום. זה בשלב זה כי השמש שלנו נמצאת. בסופו של הדבר, לקחת את הדלק והכוכב מתחיל להתכווץ. על הכוכב ואז שוקל פחות מ1.4 פעמים המסה של השמש שלנו, נגיע לננס לבן. הם הופכים לגופים יציבים הודות למישהו בשם עיקרון הדרה. זהו כוח שפעל נגד כוח משיכה של הכוכבים האלה ולהפוך אותם יציבים. הדרת עיקרון הוא כוח דחייה בין האלקטרונים באטומים.
לכוכבים שיש להם המונים גדולים יותר מ1.4 מסות שמש, יש שתי אפשרויות. אחת הוא שהכוכב הופך להיות יציב בשל עיקרון ההדרה בין ניטרונים ופרוטונים בגרעין האטום. אלה נקראים כוכבי ניטרונים. האפשרות אחרת היא, אם כוח המשיכה של הכוכב היא כל כך גבוהה, שאפילו לא עיקרון ההדרה הוא מסוגל לשמור על הכוכבים. זה וכך נוצר הוא חור שחור.
חורים שחורים

חור שחור יכול בפשטות תאר כגוף שמימי שיש כל כך הרבה כוח הכבידה שמהירות המילוט שלו היא גבוהה יותר ממהירות האור. יש חור שחור לא רדיוס. Gravity יש לדחוס את כל העניין ללא נפח בכלל. זוהי ייחודיות של צפיפות מסה אינסופית. יש החור השחור אופק חילול השם. זה יכול להיחשב כרדיוס, אבל אין למעשה מגבלה על החור השחור. אירוע אופק מחלט כל תקשורת בין החור השחור ומעבר לו. כל מה שמגיע בתוך אופק האירועים נבלע על ידי החור השחור, בתוך אופק אירועים, אין דרך חזרה. המרחק בין החור השחור ואופק אירועים תלוי בכוח המשיכה של החור.
כפי שאנו יודעים, שום דבר לא יכול לנוע מהר יותר מהאור. לכן אף פעם לא נעלמים לא משנה מהגוף. עניין שמגיע בתוך אופק האירועים של החור השחור הוא הוריד לייחודיותו של המרכז של החור השחור, והחור השחור גדל. לכן, חורים שחורים לגדול, אבל לא לרדת.
גלי כבידה וצורת חור השחור

התאוריה של איינשטיין בתורת היחסות כללית חוזה כי חפצים כבדים באמת שנעים ישלחו "אדוות" במרחב ובזמן, הנעים במהירות האור. גלים אלה דומים לגלי אור, אבל הם הרבה יותר קשים לאיתור. אתה יכול להציג אותם על ידי המשמרות של חלקיקים שונים, כי הם מטלטלין באופן חופשי. איש מחזיק כיום בבניית גלאים בארה"ב, אירופה ויפן כדי למדוד את זה. כמו גלי אור כפי שהם מביאים אנרגיה מהמקור שלה. אחר כך אפשר לצפות כי המקור שהיה מגיע בסופו לנוח.
התנועה של כדור הארץ במסלולו סביב השמש גם מעוררת גלי כבידה. הפסדי האנרגיה מאלה ישנו את מסלולו של כדור הארץ סביב השמש, כך שכדור הארץ תהיה קרובה יותר בהדרגה אליו. אבל מכיוון שהפסדי האנרגיה הם כל כך קטנים (היית להפעיל תנור בחום בהפסדים), זה לא אומר לנו שום דבר, כי זה ייקח כאלף מיליון מיליון מיליון מיליון שנים לכדור הארץ ללכת אל השמש. שינוי קרקע משימה הוא קטן מדי כדי להיות מסוגל למדוד אבל ראה תופעות דומות במערכת הכוכבים
PSR 1913 +16 (זה פולסר). המערכת מורכבת משני כוכבי ניטרונים המקיפים אחד את השני ואובדן האנרגיה בשל גלי כבידה גורם להם לנדוד בספירלה כלפי שני והם סופו של דבר מתנגשים.
במהלך הקריסה הכבידתית כאשר כוכב יוצר חור שחור, התנועה היא הרבה יותר גבוהה ושיעור הקרינה של גלי כבידה הוא הרבה יותר גבוה. לכן זה די מהר שזה יגיע למצב מנוחה. זהו השלב האחרון של הכוכב לפני שהוא הופך לחור שחור.
הראה ב1967 שהחוקר ורנר ישראל שאינה מסתובבת מבנה חור שחור היה פשוט מאוד. הוא טען כי המבנה של החור השחור הוא בכלל לא התכוון למאפייניו של הכוכב המקורי שלה היה (למעט כאשר המסה כמובן). הם כדוריים מושלם, והגודל שלה מורכב רק מהמסה שלו. שני חורים שחורים במסות שווים ולכן הם זהים. רבים חשו שהתזה הזאת לא עובדת בכלל, כי החור השחור אז זה היה חייב להיוצר מכוכב כדורי מושלם (וזה לא). הייתה, עם זאת, פרשנות שונה. כאשר החור השחור עבר את השלב הסופי שלה, היא הפכה לצורה הכדורית המושלמת התוצאה של גלי כבידה רבים. כשזה הגיע למנוחת האובייקט יהיה כדורי מושלם. על פי השקפה זו, כל הכוכבים שאינם מסתובבים, בכל צורה שהיא, להפסיק כגוף כדורי מושלמת והגודל שלה הייתי תלוי רק במסה שלו. התאוריה הייתה מוגבלת לגופים שמימיים שאינם מסובבים אבל 1963 עשו חוקר רוי קר, אוסף של משוואות נוספות לתורת היחסות הכללית של איינשטיין, שבו תאר מסתובבים חורים שחורים. אם הסיבוב היה אפס ולכן הייתי החור השחור להיות בעל צורה כדורית מושלם. אבל אם זה מסובב כך שזה יהיה "בליטה" בקטבים. 1970 מאששים את התאוריה הזו של ראיות מדייויד רובינסון. כל החורים השחורים סופו של דבר בסופו של vilostånd בו הם יכולים לסובב. הוא הוכיח גם לצורתו ובגודל נבע רק מהמסה שלו ובקצב שלה סיבוב ולא על הנכסים שהיה הכוכב שלו. תוצאה זו נודעה בשם מקסים: ". יש חור שחור אין שיער"
איך לזהות חורים שחורים

מאז הם יש חורים שחורים הכבידה עד כדי כך שהאור לא בא מהם, אנחנו לא יכולים לראות אותם. עם זאת, יש דרכים אחרות כדי לזהות חורים שחורים.
האור מהכוכבים בקרבת חורים שחורים להתכופף הרבה עליהם כי יש להם כל כך הרבה כוח משיכה. אם האור מגיע בתוך אופק אירועים, אנחנו לא יודעים, אבל אם זה מגיע רק בסמוך לגבול, זה יהיה כפוף באופן חד. רבים גם טוען כי אם האור מגיע בזווית מסוימת באופק האירועים, היא "הולכת" מסביב לחור השחור לצד אופק האירועים.
הנפוץ ביותר וכנראה הדרך הקלה ביותר כדי לזהות חורים שחורים היא להסתכל על שכנים הסמוכים אליהם. אפשר בכמה מקומות לראות איך כוכבים גדולים סובבים סביב נקודה "בלתי נראית". זה לא אומר שיש חורים שחורים, זה היה יכול להיות כוכב קלוש מאוד. אבל זה יכול להיות שיש חור שחור. מערכת כזו נקראת Cygnus X-1. במקרה זה, בסיועם של חישובים על מסלולו של הגוף השמימי נראה לעין היה מסוגל להבין את המסה המינימלית "בלתי נראית", אשר במקרה זה הייתה 6 מסות שמש. וכך לשלול כי מדובר בגמד שחור. מאסה הוא גם גדול מדי לאובייקט חייב להיות כוכב ניטרונים.
אנו מניחים כעת שיש חורים שחורים בגלקסיה שלנו, שביל החלב, שכן המסה של הכוכבים שאנו רואים בגלקסיה שלנו היא לא מספיק כדי לתת לי גלקסי הסיבוב שכן יש. אנחנו גם מאמינים שיש חורים שחורים עם מסה של כ מאה מ'מסות שמש. לדוגמא, תצפיות עם טלסקופ החלל האבל של גלקסית M87 גילו שיש גלקסיה בצורת דיסק שמסתובבת סביב אובייקט מרכזי שלא יכול להיות משהו אחר מלבד חור שחור. עניין נופל למקום כמו החור השחור סופר הזה, ללכת במורד החור בספירלה (כמו בעת לתת את המים מהאמבטיה) ולאחר מכן לקבל את החור השחור לסובב באותו החור. זה מייצר שדה מגנטי דומה לזו של כדור הארץ. ליד החור השחור, זה יהיה ליצור עניין באנרגיה גבוהה של חלקיקי האירוע. השדה המגנטי הוא כל כך חזק שהוא 'זורק' עניין זה ישר מהגלקסיה בצורת הדיסק. זה כבר נצפה בגלקסיות וקוואזרים רבים.
דרך אחת להתבונן חורים שחורים היא למדוד גלי כבידה, זה לא ממש אפשרי היום, אבל אתה חושב שזה יהיה כך גם בעתיד הקרוב.
תמונות ממוזערות חורים שחורים

אפשר לדמיין את האפשרות שיש חורים שחורים הרבה פחות, שיש להם פחות המוני מאשר אפילו השמש שלנו. לא יכולים להיווצר חורים כאלה על ידי kolapps הכבידה בגלל מסה היא תחת מגבלת Chandrasekhar. חורים שחורים זעירים יכולים להיווצר רק בעניין נדחס על ידי לחץ חיצוני. לדברי ג'ון וילר היה יוצר חור שחור זעיר אם ייקח את כל המימן הכבד באוקיינוסים של כדור הארץ והפך את פצצת מימן אחת גדולה זה. הוא האמין כי היא יצרה רבות של החורים השחורים הקטנים האלה בשלב המוקדם של היקום. מסתבר שאפילו המפץ הגדול הייתי לי מספיק כוח כדי לדחוס את המסה כך שהוא נוצר חורים שחורים זעירים. מדענים רבים מאמינים כי יש יותר תמונות ממוזערות של חורים שחורים מהחורים השחורים "הרגילים".
שימושם של חורים שחורים

אם, בעתיד יהיה מסוגל "לתפוס" מיניאטורי של חור שחור על ידי כוח המשיכה שלה יוכל להרוויח הרבה ממנו. מכיוון שכל העניין נע כלפי מטה לעבר חור שחור פולט אנרגיה. בעיות אנרגיה היינו לנצח נפתרו.
תרחיש אחר יכול להיות שאנחנו "להקפיץ" לתוך חור שחור במסלול ההקפה סביב כדור הארץ (חורים שחורים זעירים קטנים מאוד), ולאחר מכן אנו שולחים זרם בלתי פוסק של מימן שרק נוגע באופק האירועים שלו. אז המימן יהיה מחומם להיתוך, הודות להשפעה של גאות ושפל, ומצד שני, הליום. אז זה הוא כור היתוך גרעיני האפשרי הקל והבטוח ביותר, והאנרגיה יכולה להיות מאוחסנת ונשלחה לכדור הארץ.
חורי תולעת

יש מסע בזמן בני אדם ארוך מוקסמים. ב 1950s היו מדענים רבים שחקרו בבדיוק את זה. משהו שסקרן אותנו הוא האם זה אפשרי לנסוע למקומות מרוחקים במהירות. על פי התיאוריות של איינשטיין, שום דבר לא יכול fördas מהר יותר מאור. נחמה אחת לעומת זאת, עשוי להיות פרדוקס התאומים מה שנקרא, מה שאומר שאם אתה נוסע במהירות האור, זמן עומד מלכה. תורת יחסות מציעה, עם זאת, כי אם אתה נוסע מהר יותר מאור ואז נוסעת אחורה בזמן. הבעיה אז היא שקרוב יותר למהירות אור שאתה מקבל, יותר כוח תוכל להיות מושפע, ואתה לעולם לא לוותר על מהירות אור. זאת בהשוואה לשיתוף מספר אחד עם שתי. אתה מקבל יותר ויותר לאפס, אבל אתה לעולם לא להגיע אליו.
זה נראה לשלול נסיעות שטח מהירות ולנסוע אחורה בזמן. עם זאת, יש אפשרות נוספת. אם אחד יכול לעוות מרחבי זמן כדי ליצור קיצור דרך בין שתי נקודות בחלל, חור תולעת. בדרך זו, אפשר לנסוע מהר יותר בין שתי נקודות בחלל. אבל זה יהיה גם לאפשר tidresor. חורי תולעת הן לא משהו שסופרי מדע בדיוני יש לבוא, אבל זה היה איינשטיין ונתן רוזן בשנת 1935 כתבו מאמר על משהו שהם נקראים "גשרים", שהיום ידוע כחור התולעת. אבל הם גם אמרו שכל מי שנסע דרך החור הייתי מצנח ישר לתוך נקודה סינגולרית, חור שחור. גם זה לא יהיה מסוגל לשמור על חור התולעת פתוח מספיק זמן.
מסקנות

כי חורים שחורים קיימים, רובם מסכימים. רבים טוענים בפני עצמו הוא עדיין כי חורים שחורים אינם קיימים, וכי אין כל ודאות, כי רוב מה שהוא על חורים שחורים אינו מבוססת על תצפית, אלא על חישובים מתמטיים. המחקר על חורים שחורים הוא כנראה הראשון בהיסטוריה שהלכה בדרך זו עם החישובים הנכונים תצפיות קודמות. אני חושב שהחורים השחורים יהיו מה שחקר בעתיד.
רבים מאלה שמאמינים שהיקום נוצר מהמפץ הגדול גם מאמינים שזה ייגמר במשבר גדול, התכווצות אחת גדולה. הרבה מהתיאוריות על איך בדיוק החור השחור לא יכול להרוס, ואיך כל החומר ביקום כדבקות חורים שחורים שונים וכיצד הם סופו של דבר מתנגשים אחד עם השני עד שיש חור אחד בלבד שחור גדול עם כל המסה ביקום. אבל אנחנו חיים בתקופה שבה הוא הוסיף, שיש דברים למה שמקובל וזה נופל כל הזמן דברים שהיו מקובלים. עכשיו זה דן אם היקום הוא שטוח. ואולי זה יכול לעזור להבהיר את התמונה שיש לנו של היקום. אני עושה באופן אישי לא בגלל חורים שחורים הם "בני אלמוות" (או אולי אני לא רוצה להאמין לזה?!) שסוף היקום בקריסה גדולה, אני חושב שלא על. אדם הוא יצור נלהב, אנחנו תמיד מנסים להבין את הכל. אנחנו מקבלים "רמזים" מכל המדעים האחרים, אבל לא יכולים לחזות את זה, אנחנו חייבים להתאחד מדע!
להעלות השערות על גורל עניינים של היקום היא יותר ממה שאנחנו יכולים להתמודד, אנחנו צריכים לקחת קצת בכל פעם כדי לראות את התמונה הגדולה. התשובות נמצאות שם, אנחנו רק צריכים לשאול את השאלות הנכונות.

מאת: יצחק Fahlin

based on 20 ratings חורים שחורים, 2.9 מתוך 5 מבוססים על דירוגים 20
| עוד
חורי שיעור שחורים


לימודים הקשורים
להלן עבודה בבית הספר שיש בו חורים שחורים או קשורה בדרך כלשהי לחור השחור.

תגובה על חורים שחורים

|