Zadání domácího úkolu

Téma vaší ročníkové eseje zní: ČERNÉ DÍRY.
Formu zpracování nechám na vás, ale minimálně polovina bude pojata vědecky, druhou polovinu můžete zpracovat uměleckou formou. 

Minimálně 9 palců.

Vypracování

Zdravím, sl. Niane,

 

vypracování mé eseje:

 

ČERNÉ DÍRY

 

Gravitace, síla, která působí na všechny tělesa ve vesmíru. Jejím jediným cílem je hvězdu zmenšit do co nejmenší oblasti. Proti této síle působí jiné síly, tzv. gradient tlaků, které napomáhají předejít kolapsu hvězdy. U většiny hvězd to je gradient tlaku plynů a záření, u neutronových hvězd gradient tlaku neutronů nebo ještě gradient tlaků kvarků. Pokud je gravitace větši než tento gradient, hvězda zkolabuje a stane se z ní "černá díra".

S tímto pojmenováním přišel v r. 1967 John Archibald Wheeler, ale tyto objekty byly známy již v 18. století, kdy se jim říkalo "temné" nebo "zamrzlé" hvězdy. Poprvé se o nich zmiňuje anglický filosof a geolog John Michell v roce 1783, v roce 1798 francouzský matematik, fyzik a astronom Pierre Simon Laplace odvodil z newtonovského zákonu o mechanice hodnotu Schearzschildova poloměru, při kterém by byla úniková rychlost rovna rychlosti světla. Například naše Slunce by se stalo černou dírou, kdyby měla poloměr 3km.

Schwarzschildův poloměr - vzdálenost, při které je světlo strháváno hvězdou natolik, že žádný foton už neletí zpět. Také jej můžeme znát pod názvem horizont události. Tuto hodnotu vypočítal německý fyzik Karl Schwarzschild na základě oběcné relativity v roce 1916. Pokud je hvězda ztlačena pod tento poloměr, stane se z ní černá díra.

Ale toto jsou jen zjednodušené výpočty, pokud by se jednalo o skutečnost, bylo by to mnohem složitější. Jelikož objekty ve vesmíru rotují a pohybují se. Díky tomuto přibývá další efekt, při kterém rotující těleso strhává fotony ve směru rotace. Hranice, kde se fotony již nemohou pohybovat proti směru rotace se nazývá statická mez. A mezi statickou mezí a Schwarzschildůvým poloměrem se nazývá ergosféra. Fotony mohou do ergosféry vlétat i vylétat, ale jen ve směru rotace tělesa. Částice, které se dostanou ven, mají díky rotaci větší energii, ale kvůli těmto uniklým částicím se zmenšuje rotační energie černé díry.

 

A jak vůbec černé díry vypadají?

Já si ji vždy přestavovala jako hubici od zapnutého vysavače, která vtahuje do sebe vše, co má v okolí, ale zjistila jsem, že moje představa je docela mylná.

Vlastně se jedná o objekt,  který má vlastní gravitaci. Okolí černé díry je velmi jasné, kolem ní se vytváří akreační disk, který je tvořen plynem a prachem, čím blíž je vnitřku, zahříváním se z toho stává rotující plazma. Na okraji je pak stabilní kruhová orbita částic, která je od černé díry vzdálena trojnásobkem Schwarzschildůvým poloměrem, za touto mezí již částice spadnou po spirále do černé díry.

V akreačním disku působí také magnetická síla, díky kterému vydává synchotronní záření. Magnetické pole vytváří magnetické trubice tvořené zkroucenými siločarami. Ty vznikají, když jsou částice zachráněny před pádem do černé díry a vytvoří tak dvě trysky opouštějících částic z černé díry. Tyto částice jsou urychleny na rychlost, která je skoro stejná jako rychlost světla. Proto výtrysky září. Takže černá díra je vlastně zářící akreační disk, uprostřed se dvěma výtrysky.

 

(Mně to trochu připomíná kroužek na šňůrce. :D )

 

Černé díry můžeme taky rozdělit na dvě kategorie, a to podle velikosti a podle vlastností.

 

Dělení podle velikosti:

Hvězdné černé díry - vznikají v závěrečných fízích hvězdného vývoje. Jedná se například o první objevenou černou díru Cyg X1 v souhvězdí Labutě. Má hmotnost několika Sluncí.

 

Galaktické čené díry - tyto díry mají hmotnost miliónů až miliard Sluncí. Nacházejí se v centrech galaxií. Není známo, jestli se vytvořili po stvoření galaxie, nebo jestli se galaxie vytvořila kolem nich. Také se jim říká obří díry, veledíry nebo masivní černé díry.

 

Primordiální černé díry - jelikož tyto díry nikdy nikdo neviděl, měly by mít jen nepatrné rozměry a myslí se, že vznikly v ranných fázích vývoje vesmíru. Měly by zářit díky Hawkingovu vypařování.

 

Černé díry středních hmotností - vznikají slučováním černých děr. První byla objevena v roce 2015 a nejtěžší z nich má hmotnost 60 Sluncí.

 

Dělění podle vlastností:

Schwarzschildova díra - je to zjednodušena černá díra, která není nabitá a nerotuje, jediným parametrem je její hmotnost.

 

Kerrova díra - u této díry jsou dva parametry a to hmotnost a hybnost. Jedná se o rotující, ale nenabitou černou díru. Jsou běžně pozorovatelné.

 

Reissnerova-Nordströmova díra - tato díra nejspíš ani neexistuje. Jedná se o nerotující, ale nabitou černou díru.

 

Kerrova-Newmanova díra - nejobecnější černá díra, která má hmotnost, hybnost i náboj.

 

Černé díry jsou opravdu velmi zajímavé a hlavně strašně záhadné. Já si kdysi myslela, že je to brána do jiného světa. Vlastně si to svým způsobem myslím i teď. :D

Doufám, že je má esej aspoň trochu pochopitelná, pokoušela jsem se to napsat co možná nejsrozumitelněji.

 

Krásný zbytek dne Vám přeji. :)

Lora S.