Majhno sporočilo o črni luknji, kako jo razložiti otroku. Črne luknje - razlaga za otroke

« Črna luknje » Vesolje.

"Črna luknja"

»Kaj je novega v vesolju? Črne luknje? Ne samo astronomi, ampak tudi tisti, ki jih zanima življenje vesolja, vključno z radovednimi šolarji, bi radi pogledali vanje,« je dejal doktor pedagoških znanosti E. Levitan.

V poljudnoznanstveni literaturi, v člankih o vesolju, pogosto najdete izraz "črna luknja". Ko prvič preberete ta stavek, se vam takoj pojavi podoba, recimo, luknje v steni. Tudi omemba lukenj v vesoljih je na začetku povezana z neko luknjo v nebesih. Torej, kaj je črna luknja?

Črna luknja - to je kozmični objekt neverjetne gostote, ki ima absolutno gravitacijo, tako da absorbira vsako kozmično telo in celo sam prostor in čas, to je nekakšna končna točka vsega.

"Črna luknja" malo kot sesalnik, ki deluje v vesolju, vendar za razliko od sesalnika črne luknje ne posrkajo vase vseh predmetov v svojem območju vpliva, ampak s svojo gravitacijo samo privlačijo vse okoli sebe. Temu pravimo vakuumski učinek (pomanjkanje zraka), ki ga lahko opazujete doma v svoji sobi. Ko med čiščenjem prostora vklopite sesalnik, lahko opazujete, kako se drobtine, umazanija in majhni predmeti začnejo premikati proti sesalniku. Črna luknja nima tako močne sesalne sile kot sesalnik, zato vesoljskih teles vanjo ne posrka, ampak le privlači.

Kaj naredi črna luknja? Črne luknje nadzorovati sam razvoj vesolja. So na osrednjem mestu, vendar jih ni mogoče videti, njihove znake je mogoče zaznati, čeprav imajo črne luknje lastnost uničevanja, pomagajo tudi graditi galaksije.

Kako se rodi črna luknja? Ko veliki zvezdi zmanjka goriva, ne more več vzdržati svoje teže. Pritisk masivnih plasti vodika povzroči, da se zvezda vedno manj krči. Sčasoma bo zvezda postala manjša od atoma. Za trenutek si predstavljajte, da bi bila celotna zvezda zdrobljena v točko, manjšo od atoma.

Kako je lahko nekaj manjše, a obdrži enako maso? Pravzaprav je zelo preprosto. Vzemimo gobo velikosti steklenice, ki jo zlahka zmečkamo v rokah. Ampak tukaj je zanimiva točka. Če s stiskanjem naredimo kaj manj, se njegova gravitacija okrepi. Predstavljajte si, kako močna bi postala njena gravitacija, če zvezdo stisnemo v velikost atoma? Gravitacijska črna luknja je tako močna, da vpije vse, tudi svetlobo, ki preide preblizu. Tako je, niti svetloba ne more uiti črni luknji.

Struktura črne luknje: Črne luknje so sestavljene iz treh glavnih delov.) Zunanji sloj črne luknje imenujemo zunanji dogodkovni horizont. Znotraj zunanjega obzorja dogodkov lahko še vedno uidete gravitaciji črne luknje, ker gravitacija tam ni tako močna. Srednja plast črne luknje se imenuje notranji dogodkovni horizont. Središče črne luknje se imenuje Singularnost. Ta čudna beseda pomeni zdrobljeno zvezdo. Singularnost je mesto, kjer je gravitacija črne luknje najmočnejša.

Kaj se zgodi, če vstopiš vanj? Tukaj je zelo zanimivo. Za opazovalca z Zemlje bo vidno, kako je tisti, ki je letel proti črni luknji, v trenutku padel vanjo in izginil. In tisti, ki prileti do nje, se bo počasi, počasi približeval, ura bo tekla počasneje, vse se bo upočasnilo (to se zgodi, ker črna luknja upogiba (moti) prostor (svet) okoli sebe.

Kaj znanstveniki menijo o črnih luknjah? Nekateri znanstveniki verjamejo, da so črne luknje prehodi v vzporedna vesolja, kar bi lahko bilo res.

Zdaj je jasno, da je črna luknja popolnoma skrivnosten pojav v vesolju, o katerem človeštvo ne ve tako rekoč nič. Zato vsaka nova informacija o njih postane senzacija. In ker je preučevanje črnih lukenj v vesolju skoraj nemogoče, se njihovi analogi preučujejo na Zemlji in ustvarite modele.

Analogi "črnih lukenj" na Zemlji .

- telesa tako ogromnih razsežnosti, da jih človek težko razume. Toda na Zemlji se je izkazalo, da obstaja "miniaturni" analog teh . In te analoge so nedavno odkrili v južnem Atlantskem oceanu

Analog vesoljske pošasti je bil ustvarjen v kitajskem laboratoriju - sposoben je sesati svetlobo.

"Črne luknje" bodo omogočile ustvarjanje nove generacije sončnih celic, ki bodo lahko zajemale sončno energijo veliko bolj učinkovito kot sedanje.

Modeli "črnih lukenj".

Z združevanjem znanja vodilnih svetovnih fizikov o črnih luknjah z vrhunskimi vizualnimi učinki je Interstellar pokazal najbolj natančen model črne luknje v zgodovini znanstvene fantastike. Vodilni svetovni znanstveniki so predlagali uporabo hollywoodske znanstvene fantastike film "Interstellar" kot učni pripomoček za otroke o črnih luknjah

Znanstveniki so izvedli simulacijske poskuse "v kopalnici" črne luknje z njihovim obzorjem dogodkov.

Valovanje v toku se obnaša skoraj tako kot svetlobni valovi v prostoru-času. V bližini kamna tok postane heterogen, valovanje se upogiba in valovne dolžine se spremenijo. Enako se dogaja s svetlobo v gravitacijskih poljih zvezd in planetov. V nekaterih primerih je tok tako hiter, da valovanje ne more potovati navzgor, kot svetloba, ki ne more uiti iz črne luknje.

Kaj imajo skupnega kapljica vode, črna luknja in atom? Skupina britanskih znanstvenikov pod vodstvom prof spremenila v kapljico vode, ker se sile površinske napetosti, ki jo ohranjajo nedotaknjene, lahko uporabijo kot analog drugih sil, ki delujejo v drugih predmetih, od atoma do črne luknje.

Še en zanimiv model "črne luknje" je nastal v Planetarij v Novosibirsku. Ena izmed zabavnih iger za otroke. Zelo zanimivo je primerjati s kakšno hitrostjo in kako težke in lahke žogice se vlečejo v luknjo. Seveda težka traja najdlje.

Kako jasno prikazati in predstavljati "črno luknjo"?

Kako nazorno prikazati in predstavljati »črno luknjo«, da bomo lažje razumeli njeno zgradbo?

Predstavljajte si črno luknjo v obliki slapa, gravitacijo v obliki reke, ki teče proti slapu, in žarek svetlobe v obliki kajaka. Višje od slapa je tok šibek; človek v čolnu lahko vesla proti toku in izstopi. A bolj ko se približaš slapu, močnejši je tok in težje je izstopiti. Rob slapa je rob črne luknje. Kljub vsej moči človeka v čolnu pade. Enako je v vesolju.

Za vizualizacijo »črne luknje« vzemimo velik kos oprijemljive folije, jo raztegnemo v roke in na sredino postavimo majhno kroglico, tako da zaradi svoje teže tvori upogib. Kapnimo nekaj kapljic vode na rjuho in opazujmo, kako se kotalijo po filmu neposredno na žogico. To bo pokazalo, kako deluje gravitacija. Odstranimo žogico in se s prstom dotaknemo filma ter ugotovimo, koliko ga bomo potegnili nazaj (težji je predmet), močnejši se izkaže lijak. Nato naredimo luknjo v sredini filma, ki predstavlja zelo, zelo težak predmet. Skozi to luknjo bodo zdrsnile kapljice vode. Izkazalo se je, da je črna luknja tako težek predmet, da ukrivi prostor. Vse, kar spada vanjo (kot kapljice) nikoli se ne vrne."

> Črne luknje

Kaj se je zgodilo črna luknja– razlaga za otroke: opis s fotografijami, kako najti vesolje v vesolju, kako nastanejo zvezde, smrt, supermasivne črne luknje galaksij.

Za najmlajše starše oz v šoli naj pojasni da je dojemanje črne luknje kot praznega prostora velika napaka. Nasprotno, v njem je skoncentrirana neverjetna količina snovi, ki je zaprta na majhnem prostoru. Za razlaga za otroke je bil bolj barvit, samo predstavljajte si, da bi vzeli zvezdo, ki je 10-krat masivnejša od Sonca, in jo poskušali stlačiti na območje velikosti mesta New York. Zaradi tega pritiska postane gravitacijsko polje tako močno, da nihče, niti svetlobni žarek, ne more uiti. Z razvojem tehnologije lahko NASA izve vse več o teh skrivnostnih predmetih.

Začni razlaga za otroke To je mogoče pojasniti z dejstvom, da izraz "črna luknja" ni obstajal do leta 1967 (skoval ga je John Wheeler). Toda pred tem se je več stoletij omenjalo obstoj nenavadnih predmetov, ki zaradi svoje gostote in masivnosti ne oddajajo svetlobe. Napovedal jih je celo Albert Einstein v svoji splošni teoriji relativnosti. Dokazala je, da ko masivna zvezda umre, ostane majhno gosto jedro. Če je zvezda trikrat večja od mase sonca, potem gravitacija premaga druge sile in dobimo črno luknjo.

Seveda je pomembno razloži otrokom da raziskovalci teh značilnosti ne morejo neposredno opazovati (teleskopi zaznavajo le svetlobo, rentgenske žarke in druge oblike elektromagnetnega sevanja), zato na fotografijo črne luknje ni treba čakati. Vendar je mogoče izračunati njihovo lokacijo in celo določiti njihovo velikost zaradi vpliva, ki ga imajo na okoliške predmete. Na primer, če gre skozi oblak medzvezdne snovi, bo v tem procesu začela vleči snov navznoter - akrecija. Enako se bo zgodilo, če bo v bližini šla zvezda. Res je, zvezda lahko eksplodira.

V trenutku privlačnosti se snov segreje in pospeši ter v vesolje sprosti rentgenske žarke. Nedavna odkritja so opazila več močnih izbruhov žarkov gama, ki dokazujejo, da luknja požira bližnje zvezde. V tem trenutku nekatere spodbudijo rast, druge ustavijo.

Smrt zvezde je začetek črne luknje

Večina črnih lukenj nastane iz ostankov materiala umirajočih velikih zvezd (eksplozije supernove). Manjše zvezde postanejo goste nevtronske zvezde, ki nimajo dovolj masivnosti, da bi zajele svetlobo. Če je masa zvezde 3-krat večja od mase Sonca, potem postane kandidatka za črno luknjo. Pomembno razloži otrokom ena nenavadnost. Ko zvezda propade, se njena površina približa namišljeni površini (dogodkovni horizont). Čas na sami zvezdi postane počasnejši od časa opazovalca. Ko površje doseže obzorje dogodkov, čas zamrzne in zvezda se ne more več zrušiti – zamrznjen, sesedajoč se objekt.

Večje črne luknje se lahko pojavijo po trku zvezd. Nasin teleskop je po izstrelitvi decembra 2004 uspel zaznati močne, bežne bliske svetlobe – žarke gama. Chandra in Hubble sta nato zbrala podatke o dogodku in ugotovila, da so ti izbruhi lahko posledica trka med črno luknjo in nevtronsko zvezdo, ki ustvari novo črno luknjo.

Čeprav v procesu izobraževanja otroci in starši To smo že ugotovili, vendar ena stvar ostaja skrivnost. Zdi se, da luknje obstajajo na dveh različnih lestvicah. Veliko je črnih lukenj – ostankov masivnih zvezd. Običajno so 10-24-krat večji od Sonca. Znanstveniki jih nenehno vidijo, če se tuja zvezda kritično približa. Toda večina črnih lukenj obstaja v izolaciji in jih preprosto ni mogoče videti. Sodeč po številu zvezd, ki so dovolj velike, da bi bile kandidatke za črne luknje, mora biti v Rimski cesti na desetine milijonov milijard takih črnih lukenj.

Obstajajo tudi supermasivne črne luknje, ki so milijonkrat ali celo milijardokrat večje od našega Sonca. Menijo, da takšne pošasti živijo v središčih skoraj vseh velikih galaksij (vključno z našo).

Za najmlajše Zanimivo bo vedeti, da so znanstveniki dolgo verjeli, da ni povprečne velikosti črnih lukenj. Toda podatki Chandra, XMM-Newton in Hubble kažejo, da so tam.

Možno je, da supermasivne črne luknje nastanejo zaradi verižne reakcije, ki jo povzroči trčenje zvezd v strnjenih kopicah. Zaradi tega se kopiči veliko masivnih zvezd, ki se sesedejo in ustvarijo črne luknje. Te kopice nato zasedejo galaktično središče, kjer se črne luknje združijo in postanejo supermasivni člen.

Morda ste že ugotovili, da črne luknje ne boste mogli videti v visoki kakovosti na spletu, ker ti predmeti ne oddajajo svetlobe. Toda otroke bo zanimalo preučevanje fotografij in diagramov, ki nastanejo na podlagi stika črnih lukenj in običajne snovi.

Kaj so črne luknje?

otroci, ali misliš, da bi lahko kdaj videl učinek vakuuma v svoji sobi? Ko nekaj počnete, pozorno opazujte, saj lahko vidite, da se umazanija in drobtine začnejo premikati proti sesalniku. Črna luknja je kot sesalnik, a le v vesolju. Vendar ni močno sesanje tisto, zaradi česar stvari padejo v črno luknjo. Sesanje ne bo dovolj močno. Namesto tega črna luknja uporablja gravitacijo, da potegne vase vse okoli sebe.

Kako nastanejo črne luknje? Razlaga za otroke

Ko veliki zvezdi zmanjka goriva, ne more več vzdržati svoje teže. Pritisk masivnih plasti vodika povzroči, da se zvezda vedno manj krči. Sčasoma bo zvezda postala manjša od atoma. Predstavljajte si, otroci, za trenutek, da bo cela zvezda zdrobljena v točko, manjšo od atoma.

Kako je lahko nekaj manjše, a obdrži enako maso?

Pravzaprav je zelo preprosto. Vzemite gobo v velikosti steklenice, ki jo boste zlahka zmečkali v rokah. Ampak tukaj je zanimiva točka. Če s stiskanjem naredite kaj manj, se njegova gravitacija okrepi. Predstavljajte si otroci, če stisnete zvezdo v velikost atoma, kako močna bo postala njena gravitacija?

Gravitacija črne luknje je tako močna, da absorbira vse, tudi svetlobo, ki preide preblizu. Tako je, črni luknji ne more uiti niti svetloba.

Struktura črne luknje. Astronomija za otroke

Črne luknje so sestavljene iz treh glavnih delov. Zunanji sloj črne luknje imenujemo zunanji dogodkovni horizont. Znotraj zunanjega obzorja dogodkov lahko še vedno uidete gravitaciji črne luknje, ker tam gravitacija ni tako močna. Srednja plast črne luknje se imenuje notranji dogodkovni horizont. Če niste pobegnili gravitaciji črne luknje, preden ste vstopili v notranji horizont dogodkov, potem ste otroci zamudili svojo priložnost. Gravitacijska sila v tej plasti je veliko močnejša in ne izpusti predmetov, ki jih zgrabi. Na tej točki začnete padati proti središču črne luknje. Središče črne luknje se imenuje Singularnost. Ta čudna beseda pomeni zdrobljeno zvezdo. Singularnost je mesto, kjer je gravitacija črne luknje najmočnejša.

Kako lahko prideš v črno luknjo?

Pomislite na Zemljo. Če se preveč približaš Zemlji, naletiš na njeno gravitacijo. Na Zemlji bi lahko spet poleteli v vesolje z raketo. Če pa padeš v črno luknjo, potem ti otroci nimaš možnosti priti ven, saj je gravitacija zelo močna.

Skrivnostne in izmuzljive črne luknje. Fizikalni zakoni potrjujejo možnost njihovega obstoja v vesolju, vendar še vedno ostaja veliko vprašanj. Številna opazovanja kažejo, da v vesolju obstajajo luknje in teh objektov je več kot milijon.

Kaj so črne luknje?

Že leta 1915, ko so reševali Einsteinove enačbe, je bil napovedan pojav, kot so "črne luknje". Vendar se je znanstvena skupnost zanje začela zanimati šele leta 1967. Tedaj so jih imenovali "zrušene zvezde", "zmrznjene zvezde".

Dandanes je črna luknja območje časa in prostora, ki ima takšno gravitacijo, da iz nje ne more uiti niti žarek svetlobe.

Kako nastanejo črne luknje?

Za nastanek črnih lukenj obstaja več teorij, ki jih delimo na hipotetične in realne. Najenostavnejša in najbolj razširjena realistična je teorija gravitacijskega kolapsa velikih zvezd.

Ko dovolj masivna zvezda pred »smrtjo« zraste in postane nestabilna ter porabi svoje zadnje gorivo. Hkrati masa zvezde ostane nespremenjena, vendar se njena velikost zmanjša, ko pride do tako imenovane zgostitve. Z drugimi besedami, ko se stisne, težko jedro "pade" vase. Vzporedno s tem stiskanje vodi do močnega zvišanja temperature v notranjosti zvezde in odpadanja zunanjih plasti nebesnega telesa, iz katerih nastajajo nove zvezde. Hkrati v središču zvezde jedro pade v svoje "središče". Zaradi delovanja gravitacijskih sil se središče sesede do točke – to pomeni, da so gravitacijske sile tako močne, da prevzamejo strnjeno jedro. Tako se rodi črna luknja, ki začne izkrivljati prostor in čas tako, da iz nje ne more uiti niti svetloba.

V središču vseh galaksij je supermasivna črna luknja. Po Einsteinovi teoriji relativnosti:

"Vsaka masa izkrivlja prostor in čas."

Zdaj pa si predstavljajte, kako zelo črna luknja popači čas in prostor, saj je njena masa ogromna in hkrati stlačena v ultra majhen volumen. Ta sposobnost povzroča naslednje nenavadnosti:

»Črne luknje imajo sposobnost, da praktično ustavijo čas in stisnejo prostor. Zaradi tega ekstremnega izkrivljanja nam postanejo luknje nevidne.«

Če črne luknje niso vidne, kako vemo, da obstajajo?

Da, čeprav je črna luknja nevidna, bi morala biti opazna zaradi snovi, ki pade vanjo. Tako kot pri zvezdnem plinu, ki ga privlači črna luknja, se pri približevanju obzorju dogodkov temperatura plina začne dvigovati do ultravisokih vrednosti, kar vodi do sijaja. Zato črne luknje svetijo. Zahvaljujoč temu, čeprav šibkemu sijaju, astronomi in astrofiziki pojasnjujejo prisotnost v središču galaksije predmeta z majhno prostornino, a ogromno maso. Trenutno je bilo kot rezultat opazovanj odkritih približno 1000 predmetov, ki so po obnašanju podobni črnim luknjam.

Črne luknje in galaksije

Kako lahko črne luknje vplivajo na galaksije? To vprašanje muči znanstvenike po vsem svetu. Obstaja hipoteza, po kateri črne luknje, ki se nahajajo v središču galaksije, vplivajo na njeno obliko in razvoj. In da se ob trku dveh galaksij črni luknji združita in pri tem procesu se sprosti tako ogromna količina energije in snovi, da nastanejo nove zvezde.

Vrste črnih lukenj

• Po obstoječi teoriji obstajajo tri vrste črnih lukenj: zvezdne, supermasivne in miniaturne. In vsak od njih je bil oblikovan na poseben način.
• - Črne luknje zvezdnih mas, zrastejo do ogromnih velikosti in propadejo.
  - Supermasivne črne luknje, katerih masa je lahko enaka milijonom Sonc, verjetno obstajajo v središčih skoraj vseh galaksij, vključno z našo Rimsko cesto. Znanstveniki imajo še vedno različne hipoteze o nastanku supermasivnih črnih lukenj. Zaenkrat je znano le eno – supermasivne črne luknje so stranski produkt nastajanja galaksij. Supermasivne črne luknje - od navadnih se razlikujejo po tem, da imajo zelo veliko velikost, a paradoksalno nizko gostoto.
• - Nikomur še ni uspelo odkriti miniaturne črne luknje, ki bi imela manjšo maso od Sonca. Možno je, da so miniaturne luknje nastale kmalu po "velikem poku", ki je natančen začetek obstoja našega vesolja (pred približno 13,7 milijardami let).
• - Nedavno je bil uveden nov koncept kot "bele črne luknje". To je še vedno hipotetična črna luknja, ki je nasprotje črne luknje. Stephen Hawking je aktivno proučeval možnost obstoja belih lukenj.
• - Kvantne črne luknje - zaenkrat obstajajo le v teoriji. Kvantne črne luknje lahko nastanejo, ko ultra-majhni delci trčijo kot posledica jedrske reakcije.
• - Primarne črne luknje so tudi teorija. Nastale so takoj po nastanku.

Trenutno je veliko odprtih vprašanj, na katera morajo prihodnje generacije šele odgovoriti. Na primer, ali lahko res obstajajo tako imenovane "črvine", s pomočjo katerih lahko potujemo skozi prostor in čas. Kaj točno se dogaja v črni luknji in kakšnim zakonom se ti pojavi podrejajo. In kaj je z izginotjem informacij v črni luknji?

V novi video lekciji astronomije bo profesor govoril o tem, kako nastanejo črne luknje in zakaj so nevarne.

Kako nastanejo črne luknje

Črnih lukenj se ne morete dotakniti in skozi njih ne morete hoditi. Črne luknje so področja v prostoru-času, ki tvorijo super-močno privlačnost. Privlačnost ukrivlja prostor in čas, kar pomeni, da znotraj črne luknje ni ravnih črt, prostor je zmečkan in prepleten. Če zvezda nastane v bližini črne luknje, bodo gravitacijske sile črne luknje zvezdo raztrgale in izginila bo v globino luknje. Če nekaj pade v črno luknjo, tam ostane za vedno. Da bi premagali močno privlačnost črne luknje, je treba razviti hitrost, ki je večja od hitrosti svetlobe, vendar je to, žal, nemogoče. Znanstveniki ne vedo natančno, kako nastanejo supermasivne črne luknje, pri navadnih črnih luknjah pa je vse bolj ali manj jasno. Med razvojem zvezde vodik postopoma izgoreva, zato se njegova količina zmanjšuje, kar vodi v dejstvo, da sila svetlobnega tlaka začne presegati silo gravitacijskega stiskanja. Zvezda se močno poveča in se spremeni v rdečega velikana, ki nato eksplodira. Po eksploziji se začne stiskanje, nato se zvezda ohladi in postane nevidna neposredno. Toda, če masa ostanka rdečega velikana presega sončno maso za 2-2,5-krat, potem se njegovo stiskanje ne more ustaviti, saj gravitacijska sila popolnoma zavira upor proti stiskanju, posledično se ta ostanek stisne v gosto majhno telo. , kot bi se zaprl vase. In prav v tem trenutku gravitacijskega kolapsa (stiskanja) nastanejo črne luknje. Posledično se izkaže, da je masa koncentrirana na tako majhnem območju, da niti svetlobna hitrost ne zadostuje, da bi zapustila njeno bližino. Zato je prvi del imena črna, saj lahko celo absorbira svetlobo. Drugi del - luknja - pomeni, da vse, kar pade v območje črne luknje, postane za vedno nedostopno za opazovanje.