Материал:

Поскольку черные дыры можно полностью описать с помощью трех параметров, то должно существовать лишь несколько решений уравнений гравитационного поля Эйнштейна, причем каждое описывать свой "добропорядочный" тип черных дыр.

Простейший тип черной дыры - дыра, которая имеет только массу, - описывает решение Шварцшильда. Если дыра имеет массу И заряд - ее описывает решение Райснера-Нордстрема. Для дыры имеет массу и момент количества движения, развязок получил Керр в 1963 году. И в 1965 году было получено решение Керра-Ньюмена, который описывает заряженную дырку вращается.

Решения уравнений содержат неожиданности. Так, в полной противоположностью решения Шварцшильда часть пространства непосредственно у сингулярности Райснера-Нордстрема - это царство антигравитации. И это еще не все. Космонавт, опустился под внешний горизонт событий, уже никогда не сможет вернуться в нашу Вселенную, но может попасть во Вселенную будущего или в какой-нибудь другой вселенной.

К 1974 году физики считали, что черная дыра - это воплощение тьмы. Горизонт событий представляет собой непроницаемую преграду, которая не позволяет узнать, что происходит внутри черных дыр. Даже сингулярность пространства-времени скрыта от внешнего наблюдателя за горизонтом событий.

В 1974 году кембриджский ученый Стивен Хокинг нанес этим представлениям ощутимый удар, получив один замечательный результат. Хокинг пришел к выводу, что черная дыра излучает! Черной дыре любого типа - вращается она или не вращается - можно приписать "температуру", а если дырка окружена областью с более низкой температурой, то она будет излучать энергию - оказывается, существует процесс, что приводит к превращению массы черной дыры на излучение. Это открытие очень интригует - ведь если бы можно было использовать энергию черных дыр, то человечество забыло бы о своих энергетические проблемы.

Черные дыры сливаются. Ученые сделали открытие, суть которого заключается в том, что в одной галактике фактически могут сосуществовать две сверхмассивные черные дыры, которые, в конце концов, обязательно сольются в одну. Это событие, по мнению исследователей, будет сопровождаться такими выбросами энергии, что звезды будет вытеснен из центра галактики, где будет бушевать радиоактивное и гравитационное цунами.

Ученым давно известно, что в галактике NGC +6240 существуют две яркие пятна, называемые ядрами. Поскольку пыль закрывает от обзора центр галактики, ученые направили в ту сторону телескоп Чандра, надеясь выяснить, есть ли хоть один из этих ядер активной сверхмассивной черной дырой. Каково же было их удивление, когда они поняли, что оба объекта являются активными черными дырами.

Эта галактика находится от нас на расстоянии около 400 световых лет - довольно близко по космическим масштабам - и образовалась она в результате столкновения двух галактик, которое началось почти ЗО миллионов лет назад. Астрономы считают, что слияние галактик, как правило, происходит очень мирно. Поскольку расстояния между звездами чрезвычайно велики, они почти не «чувствуют» происходящего. Пока центры галактик, столкнувшихся испытывают лишь легкой гравитационного взаимодействия. Но постепенно расстояние, равное в данный момент около 3 тысяч световых лет, будет уменьшаться. И тогда галактики непременно начнут взаимодействовать. Звезды, вращающиеся вокруг центров, ускорят свое движение и оставят центр галактики. Когда расстояние между черными дырами уменьшится до одного светового года, они начнут сливаться. Тогда газ, вращающийся вокруг черных дыр, разогреется до таких температур, что начнет излучать радиоактивные волны. В конце концов, поле радиоактивности уничтожит все объекты, которые находятся вокруг ядер, что позволит наблюдать за ядром. Ни одна звезда НЕ уцелеет в поле влияния более массивной черной дыры после того, как они сольются.

Ученые создали также компьютерную версию происходящего в настоящее время в галактике NGC362. К этому астрономам никогда не удавалось наблюдать двойные черные дыры. Это натолкнуло их на мысль, что такого явления, как двойная черная дыра, вообще не существует; что черные дыры всегда сливаются в одну. Недавно они получили доказательства в подтверждение этого предположения: джеты, которые излучают черные дыры в объекте, известном под номером NGC362, сместились. Это говорит о том, что черные дыры в галактиках сталкивающихся "почувствовали" существование друг друга.

Путешествующая пара: черная дыра и ее звезда (справа - их траектория через Млечный Путь)

Ученые установили, что наиболее вероятным источником возникновения черных дыр является взрывы сверхновых. Уже достаточно давно обнаружено, что в нашей Галактике существует путешествующая черная дыра, которая перемещается в сопровождении своей звезды-компаньона. Объект этот находится в 6000 световых лет от нас и движется в нашем направлении, но, скорее всего, нам не грозит. Украсьте было открыто именно благодаря звезды, которая дает ей "питание" и вращающейся вокруг нее со скоростью один оборот за 2,6 дня. "Сладкая парочка" движется по нашей Галактике в четыре раза быстрее, чем другие звезды, и пока это единственная черная дыра такого типа. Двойной объект движется со скоростью 111 километров в секунду относительно других видимых объектов.

Астрономы считают, что черные дыры второго типа (первого - это сверхмассивные, которые находятся в центрах галактик) - звездные черные дыры - возникают в момент взрыва сверхновой. Большая часть звезды избегает подобной участи, но если осталась достаточно большая масса материи (скажем, в 15 раз больше каше Солнце), то она испытывает коллапса и превращается в черную дыру. Энергия взрыва направила эту пару объектов в бесконечную путешествие по Галактике. Ученые считают, что этот взрыв произошел где-то в центральной части Галактики, хотя точно это установить невозможно.

Черная дыра может поглотить звезду. Подобное явление произошло в галактике RX J1242-1119А, в ее центре.

Иллюстрация - оптическое изображение данной галактики, где черная дыра - яркое пятно в центре кольца.

Сверхмассивная центральная черная дыра (подобные объекты наблюдаются во многих спиральных галактиках) разорвала приливными силами звезду, пролетала слишком близко возле нее. Некоторую часть вещества звезды после этого захватила черная дыра, повлекшее яркий рентгеновская вспышка. В рентгеновском диапазоне это явление наблюдали орбитальные обсерватории Chandra (изображение) и XMM / Newton (рентгеновские спектры), для сравнения использовались архивные данные рентгеновской обсерватории ROSAT. Оптические наблюдения проводились на телескопах обсерватории La Silva (ESO). Данное явление - разрыв и захват звезды массивной черной дырой - было предусмотрено более тридцати лет назад, но наблюдается оно впервые. Энерговыделения можно сравнить со взрывом сверхновой, но спектр и эволюция потока свидетельствуют, что это был приточный разрыв звезды, а не взрыв обычной сверхновой. По оценкам специалистов, черная дыра захватила только один процент массы звезды, вся остальная масса рассеялась в пространстве.

Специалисты ЕКА отмечают, что "отныне существуют неопровержимые доказательства феномена, который в течение длительного времени существовал только в теории».

Изображение - результат компьютерного моделирования процесса разрыва звезды.

Переменные звезды. Цефеиды

Изменение параметров звезд (их светимости и радиусов) в процессе эволюции происходит обычно очень медленно - в течение миллионов, даже миллиардов лет.

Есть, однако, звезды, в которых блеск меняется очень резко, даже катастрофически. В других он ритмично колеблется вокруг среднего значения. Переменных звезд в Галактике более 10000.

Причины колебания блеска звезд разные. Поэтому переменные звезды разделяют на группы:

1) затемненные переменные;

2) пульсирующие переменные;

3) эруптивный переменные звезды.

1. Затемненные переменные звезды. Типичным примером затемненной переменной звезды является Алголь (Р Персея), ее блеск очень сильно меняется - примерно в 3 раза. За такую странное поведение звезда получила в древних арабов название Эль-Гуль, то есть "дьявол".

Алголь - двойная звезда. Одна из звезд этой пары более яркая, другая - слабее. Двигаясь вокруг общего центра масс с периодом 2 суток 20 часов 49 минут, эти звезды регулярно затмевают друг друга. В наше время таких звезд известно более 4000.

Среди темных звезд выделяют 3 подгруппы:

1-я подгруппа: составляющие имеют почти шаровидную форму (Алголь)

2-я подгруппа: плавное изменение блеска возникает не только за счет затемнения, но и в связи с изменением видимой площади, потому что форма звезды

эллипсоидальная (Меры).

Третья подгруппа: система состоит из двух почти соприкасающихся компонентов эллипсоидальной формы.

В наше время ученые предполагают, что важную роль в процессе эволюции двойных звезд играет обмен массой (аккреция) между компонентами. Когда в недрах звезды выгорает весь водород, меняется молярная масса вещества, в результате чего происходит медленная перестройка звезды - сжатие ядра и разбухание оболочки. Влияние второй звезды на поверхностные слои первой становится все более ощутимым. И как только размеры звезды достигнут определенных величин, начинается перекачки массы к другим компонентам.

2. Пульсирующие переменные звезды. Цефеиды. В XVI веке немецкий астроном Давид Фабрициус заметил в созвездии Кита новую яркую звезду, блеск которой увеличивался в течение 20 дней, затем резко уменьшился, и звезда стала совсем невидимой для невооруженного глаза. Фабрициус назвал звезду Мерой, что означает "прекрасная". За последние триста лет таких звезд обнаружено около 5000000. Это так называемые пульсирующие переменные звезды. Среди их характерных представителей - долгопериодические цефеиды. Это звезды высокой светимости с периодом от 1 до 70 дней. Они, в свою очередь, делятся на два подтипа: классические цефеиды и звезды типа Девы. Типичный представитель классических цефеид - Цефея.

Классические цефеиды сосредоточены в Млечном Пути, цефеиды типа Девы распределены равномерно по Галактике. Различают еще 5 типов переменных звезд. Все они являются звездами-гигантами и сверхгигантами.

Общепринятой теорией, объясняющей изменения, которые происходят в цефеид, является теория пульсаций. Согласно этой теории цефеиды - это пульсирующие гигантские газовые шары, которые в момент максимума блеска имеют наименьший объем и высокую температуру. Затем происходит расширение звезды, причем ее температура снижается. Достигнув наибольшего расширения, внешние слои под действием сил притяжения начинают падать вниз, "проскакивают" через среднее положение равновесия и снова сжимаются. Цикл начинается сначала.

В оболочке звезды температура и плотность в направлении к центру увеличиваются. Поэтому, начиная с некоторой глубины, водород и гелий постепенно переходят в ионизированный стал. Можно сказать, что эти зоны ионизации обусловливают удивительные свойства цефеид.

Расчеты показали, что пульсировать могут только те звезды, в которых зона ионизации способна настраиваться на определенную амплитуду, величина которой определяется длиной и массой зоны ионизации гелия.

3. Эруптивные звезды. Главные представители этой группы - новые и сверхновые звезды. Новые звезды являются двойными системами с тесно связанными компонентами, точнее - комбинацией звезды позднего класса с горячей звездой, окруженной плотной газовой оболочкой. Ежегодно в Галактике вспыхивает около 200 новых звезд, но наблюдать удается одну-две из них.

Вспышки сверхновых звезд - явление редкое. В гигантской галактике типа нашей одна вспышка случается один раз в несколько десятков лет. В нашей Галактике вспышка сверхновой наблюдался последний раз в 1604 г. .; в соседней галактике (туманности Андромеды) сверхновая вспыхнула в 1885 p., причем мощность ее излучения можно сравнить с суммарной мощностью излучения всей этой галактики.

За последние полвека проблема сверхновых стала одной из центральных в астрономии. Выяснилось, что сверхновые делятся на 2 типа: сверхновые I типа и сверхновые II типа. Отличаются они "кривыми блеска", то есть зависимости мощности излучения от времени. Сверхновые I типа наблюдаются во всех галактиках, как спиральных, так и эллиптических и неправильных. А вот сверхновые II типа вспыхивают только в спиральных галактиках.

Анализ спектров сверхновых II типа показал, что они образуются в очень вытянутой оболочке, расширяется с огромной скоростью, превышающей 5000 км / с. Среди элементов преобладают водород и гелий.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы