.nu

Xogħol School u esejs mill-iskola sekondarja
Fittex iskola

Toqob l-Iswed

Topic: Fiżika
| Aktar

InledningVad huwa verament toqba sewda? Huwa daqshekk importanti? Fil-media kien hemm jitkellmu ħafna dwar toqob suwed peress li l-iskoperta ta 'dawn. Toqob Iswed huma probabbilment wieħed mill-fenomenu aktar affaxxinanti u interessanti nafu jeżistu. Iżda għadhom nafu hekk ftit dwarhom.
Kif tista 'tkun ċert li huma? Huma qed simili I qal iswed, inti ma tistax tara minnhom.
Nistgħu jieħdu vantaġġ minnhom b'xi mod?
Light

It-toqba sewda terminu ġiet maħluqa fl-1969 mill-xjentist Amerikana John Wheeler. Ma kienx kunċett ġdid, l-idea tmur lura għall-inqas żewġ sekli, għal żmien meta kien hemm żewġ teoriji dwar dawl. Wieħed, li Newton iffavorit, kien li l-dawl kien jikkonsisti partiċelli, u l-oħra li jikkonsisti ta 'mewġ. Illum nafu li kemm taqbel grazzi għall-mekkanika kwantistika, dawl jistgħu jidhru kemm bħala mewġa u bħala partiċella. Jekk dawl kien jikkonsisti ta 'mewġ ma kinux jafu kif, jew jekk, huwa affettwat minn gravità. Iżda jekk dan kien jikkonsisti minn partikoli jkunu affettwati kemm mill-gravità bħala kwalunkwe materja oħra. Kien maħsub li l-dawl vjaġġata infinitament fast u hu għalhekk li l-dawl mhuwiex affettwat, iżda dan ma kienx bħala xjenzat jismu Roemer sabet li d-dawl vjaġġata b'veloċità finit.
Għal dawk li emmnu vågteorin ma kienx ċar li d-dawl ikun affettwat bil-gravità fil-livelli kollha. Fil-fatt, it-teorija Newton tal-gravità ma jistgħux jintużaw għad-dawl għaliex dawl dejjem għandu l-istess veloċità. Id-dawl kien affettwat bil-gravità u kif ma kienx qabel Einstein ippreżenta teorija tiegħu tal Relatività.
Ċiklu tal-ħajja A star tal

Biex tifhem black holes, irridu l-ewwel jifhmu ċiklu tal-ħajja stilla tal. A star ffurmat meta kwantità kbira ta 'gass (l-aktar l-idroġenu) xxejjen, grazzi għall-gravità. Iż-żidiet fit-temperatura tal-gass kif dawn jidħlu eqreb u eqreb lejn xulxin u se jkun hemm aktar kolliżjonijiet. Eventwalment, il-temperatura isir tant kbir li l-atomi tal-idroġenu jibdew jingħaqdu ma 'kull atomi oħra u l-forma elju. Huwa f'dan l-istadju li Sun tagħna jinsab. Fl-aħħar, tieħu l-fjuwil out u l-istilla jibda kuntratt. Jekk l-istilla allura jiżnu inqas minn 1,4ggr massa ta 'xemx tagħna, irridu jiksbu nanu abjad. Huma jsiru stabbli korpi grazzi lil xi ħadd imsejjaħ prinċipju esklużjoni. Din hija forza li ħadmu kontra l-gravità ta 'dawn l-istilel u jagħmluhom stabbli. Esklużjoni Prinċipju hija forza repulsive bejn l-elettroni fil-atomi.
Għal stilla li għandhom mases akbar minn 1.4 mases solari, hemm żewġ għażliet. Waħda hija li l-istilla isir stabbli dovut għall-prinċipju ta 'esklużjoni bejn il-newtroni u protoni fil-nuklei atomiċi. Dawn huma msejħa stilla newtroni. L-għażla oħra hija jekk l-gravità tal-istilla huwa tant għoli li anke l-prinċipju ta 'esklużjoni huwa kapaċi tlaħħaq l-istilla. Huwa hekk iffurmata hija toqba sewda.
Toqob l-Iswed

A toqba sewda tista 'tiġi deskritta bil-sempliċità bħala korp ċelesti li għandha gravità tant li veloċità ħarba tagħha huwa ogħla mill-veloċità tad-dawl. A toqba sewda m'għandha l-ebda raġġ. Gravità għandha għafas l-kwistjoni lill-ebda volum fil-livelli kollha. Huwa singularity ta 'densità tal-massa infinita. It-toqba sewda hija orizzont dagħa. Dan jista 'jitqies bħala raġġ, iżda hemm attwalment limitu fuq il-toqba sewda. Avveniment Orizzont teskludi kull komunikazzjoni bejn il-toqba sewda u lil hinn. Dak kollu li jidħol ġewwa l-orizzont avveniment jinbelgħu mit-toqba sewda, ġewwa l-orizzont avveniment, m'hemm l-ebda ddawwar lura. Id-distanza bejn il-toqba u avveniment orizzont iswed jiddependi fuq gravitá-toqba tal-.
Kif nafu, xejn jistgħu jivvjaġġaw aktar malajr milli ħfief. Għalhekk qatt jisparixxu ebda kwistjoni mill-ġisem. Kwistjoni li taqa 'ġewwa l-orizzont avveniment tal-toqba sewda huwa tinġibed' l isfel sa l-singularity tal ċentru tal-toqba sewda, u l-toqba sewda tikber. Għalhekk, black holes jikbru, iżda mhux jonqsu.
Waves gravitazzjonali u l-forma Black Hole

Teorija Einstein tal Relatività ġenerali tbassar li l-oġġetti verament tqal li jiċċaqalqu se tibgħat "ripples" fl-ispazju-time, li jivvjaġġaw fil-veloċità tad-dawl. Dawn il-mewġ huma simili għall-mewġ tad-dawl iżda huma ħafna aktar diffiċli li jinqabdu. Tista 'tara lilhom mill ispustjar-partiċelli varji li huma mobbli liberament. Man istivi llum fuq detectors fl-Istati Uniti, l-Ewropa u l-Ġappun bini biex jitkejjel dan. Just minħabba l-mewġ tad-dawl kif dawn iġibu enerġija minn sors tagħha. Wieħed jista 'mbagħad tistenna li s-sors li eventwalment jaslu għal mistrieħ.
Mozzjoni fl-orbita tiegħu madwar ix-xemx tad-Dinja wkoll jikkawża mewġ gravitazzjonali. Telf ta 'enerġija minn dawn se jibdlu orbita tad-Dinja madwar ix-Xemx hekk li d-Dinja gradwalment ser eqreb għaliha. Iżda minħabba telf ta 'enerġija huma tant żgħar (wieħed jista' jsuq stufi tas-sħana fuq it-telf), dan mhux se jfisser xejn għalina għaliex ikun jieħu madwar elf miljun miljun miljun miljun sena għall-Dinja biex tmur fil-xemx. Bidla orbita Dinja huwa żgħir wisq biex ikunu jistgħu jitkejlu, iżda rat fenomeni simili fis-sistema star
PSR 1913 + 16 (dan huwa Pulsar). Is-sistema tikkonsisti f'żewġ stilel newtroni orbiting xulxin u t-telf ta 'enerġija minħabba mewġ gravitazzjonali jagħmilhom wander b'mod spirali lejn xulxin u dawn eventwalment se jikkonfliġġu.
Matul il-kollass gravitazzjonali meta stilla tifforma toqba sewda, il-moviment huwa ferm ogħla u r-rata radjazzjoni ta 'mewġ gravitazzjonali hija ħafna ogħla. Huwa għalhekk pjuttost mgħaġġel għaliha li jaslu għal stat ta 'mistrieħ. Dan huwa l-aħħar stadju tal-istilla qabel ma din issir toqba sewda.
1967 wera riċerkatur Werner Iżrael għan-non-jduru istruttura toqba sewda kienet sempliċi ħafna. Huwa sostna li d-disinn tal-toqba sewda huwa mhuwiex f'kull maħsuba għall-proprjetajiet li l-istilla oriġinali kellha (ħlief meta l-massa tal-kors). Huma perfettament sferiċi, u d-daqs tagħha huwa magħmul biss tal-massa tagħha. Żewġ toqob suwed b'mases ugwali huma għalhekk identiċi. Ħafna argumentat li din it-teżi ma tkunx qed taħdem fil-livelli kollha minħabba li l-toqba sewda allura għandu ffurmaw minn stilla perfettament sferika (li mhuwiex). Madankollu, kien hemm interpretazzjoni differenti. Meta l-toqba sewda marru permezz-istadju finali tagħha, deher il-forma sferika perfetta tar-riżultat tal-mewġ gravitazzjonali ħafna. Meta wasal għall-mistrieħ l-oġġett ikun perfettament sferiċi. Skond din il-fehma, stilla kollha mhux jduru, fi kwalunkwe forma, nieqaf bħala korp perfettament sferika u d-daqs tagħha jiddependi biss fuq il-massa tagħha. It-teorija kienet limitata għal korpi ċelesti li mhumiex mdawra iżda fl-1963 għamlet ir-riċerkatur Roy Kerr, ġabra ta 'ekwazzjonijiet addizzjonali għal Relatività ġenerali Einstein, li ddeskriviet jduru black holes. Jekk il-rotazzjoni kienet żero hekk ikun il-toqba sewda li jkun perfettament sferiċi. Iżda jekk kien ddawwar hekk ikun il-"tintnefaħ" fil-poli. 1970 ikkorroborata din it-teorija b'evidenza minn David Robinson. Toqob suwed kollha se eventwalment biex vilostånd fejn jistgħu jduru. Huwa wkoll ippruvat li l-forma tagħha u d-daqs ġrat esklussivament minħabba l-massa tagħha u l-veloċità ta 'rotazzjoni tagħha u mhux fuq il-proprjetajiet ta star tagħha kellhom. Dan ir-riżultat sar magħruf fil-forma ta 'l-Maxim: "A toqba sewda m'għandha l-ebda xagħar".
Kif Jindunaw toqob l-Iswed

Peress black holes huma tant kbira hija l-forza gravitazzjonali li jixgħel ma jaqax minnhom, aħna ma tistax tara minnhom. Madankollu, hemm modi oħra biex jiskopru black holes.
Id-dawl mill-istilel fil-viċinanza ta 'toqob suwed liwja ħafna dwar minnhom minħabba li jkunu gravità daqshekk. Jekk id-dawl jasal ġewwa l-orizzont avveniment, aħna ma, imma jekk jasal biss qrib il-fruntiera, se jiġu mgħawwġa drastikament. Ħafna wkoll jargumentaw li jekk id-dawl tiġi fi f'angolu speċifiku fil-orizzont avveniment, se "go" madwar il-toqba sewda flimkien mal-orizzont avveniment.
L-aktar komuni u probabbilment l-eħfef mod biex tiskopri toqob suwed huwa li tħares lejn ġirien fil-qrib tagħhom. Huwa f'xi postijiet tara kif stilel kbar jduru madwar "inviżibbli" oġġett. Dan ma jfissirx li hemm toqob suwed, dan seta 'kien stilla debboli ħafna. Iżda dan jista 'jfisser li hemm toqba sewda. Tali sistema hija msejħa Cygnus X-1. F'dan il-każ, bl-għajnuna ta 'kalkoli fuq orbita-ġisem ċelesti viżibbli ta kienu kapaċi biex insemmu l-"inviżibbli" massa minima, li f'dan il-każ kien ta' 6 mases solari. Għalhekk jeskludix li huwa nanu iswed. Polpa hija wkoll kbir wisq biex ikunu l-oġġett iridu jkunu stilla newtroni.
Aħna nassumu issa li hemm toqob suwed fil-galaxie tagħna stess, il-Mixja ħalib, peress li l-massa ta 'l-istilel naraw fil galaxie tagħna ma tkunx biżżejjed biex jagħtu l-Galaxy-rotazzjoni kif għamlet. Aħna nemmnu wkoll li hemm toqob suwed b'massa ta 'madwar mitt miljun mases solari. Per eżempju, l-osservazzjonijiet bil-Teleskopju Spazjali Hubble tal-galaxie M87 żvelat li hemm galaxie forma disk li huwa ddur madwar oġġett ċentrali li ma tistax tkun xi ħaġa oħra għajr toqba sewda. Kwistjoni li taqa 'fil-post bħal dan toqba super iswed, jinżlu l-toqba b'mod spirali (bħal meta inti tikri l-ilma barra mill-tub) u mbagħad jiksbu l-toqba sewda iduru fl-istess toqba. Dan jipproduċi kamp manjetiku simili għall-Dinja. Ħdejn il-toqba sewda, se toħloq kwistjoni ta 'enerġija għolja tal-partikoli inċident. Il-kamp manjetiku hija tant qawwija li "tixħet" din il-kwistjoni straight out tal-galaxie forma disk. Dan ġie osservat f'ħafna galaxies u quasars.
Mod wieħed biex josservaw black holes huwa li jkejjel mewġ gravitazzjonali, dan mhuwiex kompletament possibbli llum, iżda taħseb li se jkun hekk fil-futur qarib.
Thumbnails black holes

Wieħed jista 'jimmaġina l-possibbiltà li hemm black holes ferm iżgħar, li għandhom inqas massa minn anki xemx tagħna stess. Tali toqob ma tistax jkun ifformat minn kolapps gravitazzjonali minħabba massa hija l-limitu Chandrasekhar. Black holes Miniature jistgħu jiġu ffurmati biss jekk kwistjoni huwa kompressat minn pressjoni esterna. Skond John Wheeler jiffurmaw toqba sewda minjatura jekk inti ħadt il-idroġenu tqil fl-oċeani tad-dinja u għamel wieħed bomba bl-idroġenu hu kbir. Huwa maħsub li huwa ffurmat ħafna minn dawn black holes iżgħar fl-istadju bikri tal-univers tal-. Apparentement anke l-big bang jkollhom forza biżżejjed biex jikkompressa l-massa hekk li ffurmat black holes minjatura. Ħafna xjentisti jemmnu li hemm aktar thumbnails ta 'toqob suwed milli l-black holes "normali".
L-użu ta toqob suwed

Jekk, fil-futur tkun tista '"qabda" minjatura ta' toqba sewda bil-gravità tagħha tkun kapaċi jaqilgħu ħafna ta 'dan. Peress materja kollha miexja 'l isfel lejn toqba sewda jarmi l-enerġija. Problemi ta 'enerġija se dejjem ġew riżolti.
Xenarju ieħor jista 'jkun li aħna "bump" ġo toqba sewda fil-passaġġ orbitali madwar id-dinja (a black holes minjatura żgħar ħafna), allura aħna se tibgħat nixxiegħa kostanti ta' l-idroġenu li biss jmiss dwar orizzont avveniment tagħha. Il idroġenu mbagħad imsaħħan għal fużjoni, grazzi għall-effett marea u, min-naħa l-oħra, il-elju. Dan imbagħad hija l-eħfef u sikur reattur possibbli fużjoni nukleari, u l-enerġija jistgħu jiġu maħżuna u mibgħuta lejn id-dinja.
Wormholes

Ivvjaġġar ta 'żmien għandu bnedmin twil fascinated. Matul l-1950 kien hemm ħafna xjentisti li għamlet riċerka fis dan. Xi ħaġa li tkun fascinated us hija jekk hux possibbli li jivvjaġġaw lejn postijiet remoti malajr. Skond teoriji Einstein, xejn ma jista fördas aktar mgħaġġel minn tad-dawl. Wieħed konsolazzjoni, madankollu, li jkun l-hekk imsejħa paradoss twin, li jfisser li jekk inti tivvjaġġa fil-veloċità tad-dawl, ħin stands xorta. Teorija relativity jissuġġerixxi, madankollu, li jekk inti tivvjaġġa aktar mgħaġġla minn dawl imbagħad jivvjaġġa lura fil-ħin. Il-problema allura hija li l-eqreb lejn il-veloċità tad-dawl ikollok, l-aktar b'saħħitha inti ser jiġu influwenzati minn, u int qatt se jċedu l-veloċità tad-dawl. Li jitqabbel ma qsim seklu minn tnejn. Ikollok eqreb u eqreb għal żero, imma int qatt ma jilħqu dan.
Dan jidher li jeskludi kemm veloċi ivvjaġġar ispazju u l-ivvjaġġar lura fil-ħin. Madankollu, hemm possibbiltà oħra. Jekk wieħed jista 'jitgħawweġ spacetime sabiex tinħoloq shortcut bejn żewġ punti fl-ispazju, wormhole. B'dan il-mod, wieħed jista 'tivvjaġġa aktar mgħaġġla bejn żewġ punti fl-ispazju. Iżda jippermetti wkoll tidresor. Wormholes mhumiex xi ħaġa li l-kittieba fantaxjenza għandhom joħorġu, iżda kien Einstein u Nathan Rosen li fl-1935 kiteb esej dwar xi ħaġa li jissejjaħ "pontijiet", li llum huwa magħruf bħala wormholes. Iżda huma qal ukoll li kulmin vvjaġġa matul l-toqba se chute dritt fis singularity, toqba sewda. Hija lanqas ma jkun kapaċi jżommu l-wormhole miftuħ twil biżżejjed.
Konklużjonijiet

Li jeżistu black holes, aktar jaqblu. Ħafna pretensjoni u fih innifsu għadu dak toqob suwed ma jeżistux u li huwa inċert minħabba li ħafna ta 'dak li huwa madwar toqob suwed mhumiex ibbażati fuq osservazzjonijiet, iżda minflok fuq kalkoli matematiċi. Ir-riċerka fuq toqob suwed huwa probabbilment l-ewwel fl-istorja li marret fuq b'dan il-mod mal-kalkoli dritt osservazzjonijiet qabel. Naħseb li l-black holes se tkun dik li qed tiġi mistħarrġa fil fil-futur.
Ħafna minn dawk li jemmnu li l-univers kien maħluq mill-big bang jemmnu wkoll li se jintemm fi kriżi kbira, kontrazzjoni wieħed big. Ħafna mill-teoriji dwar kif toqob suwed mhumiex biss se jeqred u kif kull materja fl-univers bħala li jeħel mal-black holes varji u kif dawn eventwalment jikkonfliġġu ma 'xulxin sakemm hemm biss wieħed toqba big black ma' l-massa fl-univers. Iżda aħna ngħixu fi żmien meta l-ħin kollu biex l-affarijiet li huwa aċċettat b'mod wiesa 'u huwa kontinwament taqa off affarijiet li ġew aċċettati b'mod wiesa'. Issa huwa diskuss jekk l-univers huwa ċatt. U forsi dan jista 'jgħin biex tnaddaf l-istampa għandna' l-univers. Jien personalment ma nemminx toqob suwed huma "immortali" (jew forsi jien ma jridux jemmnu fiha?!) Li l-univers tispiċċa bil-kriżi big, I think mhux fuq. Man hija kreatura AVID, aħna dejjem jippruvaw jifhmu kollox. Nikbru "ħjiel" minn kwalunkwe xjenza oħra, iżda ma jistax jipprevedi dan, irridu jgħaqqdu l-xjenza!
Biex jispekula dwar kwistjonijiet destin ta 'l-univers huwa aktar minn nistgħu jimmaniġġaw, rridu nieħdu ftit fi żmien biex tara l-istampa kbar. It-tweġibiet huma hemmhekk, aħna biss għandhom jistaqsu mistoqsijiet dritt.

By: Isaac Fahlin

based on 20 ratings Toqob Iswed, 2.9 out of 5 ibbażata fuq 20 klassifikazzjonijiet
| Aktar
Toqob Rata Iswed


Iskola Relatati
Dawn li ġejjin huma proġetti fl-iskejjel li jittrattaw black holes, li huma b'xi mod relatati mal-toqob l-Iswed.

Kumment fuq toqob l-Iswed

« | »