Niezwyke efekty w pobliu czarnych dziur Czarna dziura

Niezwykłe efekty w pobliżu czarnych dziur

Czarna dziura: co to jest? Rozwiązanie sferycznie symetryczne (statyczne, Karl Schwarzschild 1916) Metryka: Promień grawitacyjny: (Dla przykładu: promień grawitacyjny Ziemi ~ 1 cm) W przypadku czarnej dziury Schwarzschilda w odległości r=rg od środka znajduje się horyzont

Czarna dziura: horyzont Dla cząstek pod horyzontem, druga prędkość kosmiczna (prędkość ucieczki) > c Horyzont jest powierzchnią otaczającą centralną osobliwość czarnej dziury. Żaden obiekt, nawet foton nie jest w stanie wydostać się spod horyzontu

Horyzont a powierzchnia

Rozwiązanie Kerra Rozwiązanie osiowo-symetryczne (rotująca czarna dziura, Roy Kerr 1963): Czarna dziura opisana przez dwa parametry: masę M oraz moment pędu J

Rozwiązanie Kerra Czarna dziura opisana przez dwa parametry: masę M oraz moment pędu J

Rotująca czarna dziura: ergosfera Mechanizm Penrose'a: metoda wydobywania energii z czarnej dziury (zamienianie energii rotacji czarnej dziury na energie cząstek)

Promieniowanie Hawkinga Czy czarne dziury są wieczne? Wg klasycznej OTW tak. Efekt kwantowy, dziura promieniuje jak ciało doskonale czarne o temperaturze odwrotnie proporcjonalnej do masy T ~ 10 -8 Mo/M K Bekenstein: prawa opisujące stan czarnych dziur, analogiczne do praw termodynamiki Entropia = powierzchnia czarnej dziury

Schwarzschild vs Kerr Rotująca czarna dziura jest mniejsza od statycznej!

C Orbity w pobliżu czarnej dziury z Czarna dziura Schwarzschilda: a Marginalnie stabilna orbita: 3 rg r Orbita fotonowa r=1. 5 rg n Czarna dziura Kerra: a Zakrzywienie toru fotonów w zależności od kierunku ruchu d(efekt Lense-Thirringa czyli z “wleczenie” inercjalnych układów współrzędnych. . . ) i u r a S c

Czarna dziura w centrum Galaktyki Masa: 2. 6± 0. 2 106 Mo, promień ~ 120 AU Sgr A*: silne źródło promieniowania radiowego

Czarna dziura w centrum Galaktyki Obserwacje ruchu gwiazd w okolicy: pomiar masy klasycznymi metodami astronomii układów podwójnych

Zakrzywienie czasoprzestrzeni

Teoria Newtona

( r g = 0. 5 m z o d l e g ł o Teoria Einsteina

Na orbicie wokół czarnej dziury Symulacja hipotetycznego układu poczwórnego, którego składnikiem jest czarna dziura

Na orbicie wokół czarnej dziury Orbita: 2 promienie Schwarzschilda (2 rg)

Na orbicie wokół czarnej dziury

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę

Spadek na czarną dziurę Spadek z nieskończoności pod horyzont

“Najlżejsza” czarna dziura (3. 8 Mo) XTE J 1650 -500 (niebo południowe, konst. Ołtarz) Pomiar masy poprzez częstość kwaziperiodycznych oscylacji Ograniczenie na maksymalną masę gwiazd neutronowych. . .

“Średnio-masywna” czarna dziura 40000 Mo w gromadzie kulistej Omega Centauri Analiza ruchu gwiazd w centrum: niewidoczne centrum przyciągania, czyli prawdopodobnie centralna czarna dziura. . . Potwierdzenie ciągłości rozkładu funkcji mas czarnych dziur, od mas gwiazdowych do supermasywnych ~106 - 1010 Mo
- Slides: 33