sự hình thành và phat triển hố đen ppt

Nó có mật độ vật chất cực kì dày đặc, với lực hấp dẫn mạnh đến mức không một vật chất nào, kể cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi lực hút của nó... Một ngôi sao được hình thành khi

1 Sơ lược về lỗ đen

2 Sự hình thành các loại lỗ đen.

* Cơ chế hình thành lỗ đen.

3 Thành phần cấu tạo của lỗ đen

3.1 Cấu trúc.

3.2 Chân trời sự kiện.

3.3 Điểm kì dị.

3.4 Mặt cầu photon và khí quyển Ergo.

4 Sự lớn lên và bốc hơi của lỗ đen.

5 Quan sát hố đen.

1 Sơ lược về lỗ đen

Hố đen còn được gọi là "frozen star" bởi vì chúng có thể được hình thành từ những ngôi sao “chết”.

Lỗ đen hoặc hố đen là một vùng trong không-thời gian mà trường hấp dẫn ngăn cản mọi thứ.

Hố đen là một trong những điều kỳ lạ và bí ẩn nhất của vũ trụ Nó có mật độ vật chất cực kì dày đặc, với lực hấp dẫn mạnh đến mức không một vật chất nào, kể cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi lực hút của nó.

2 Sự hình thành lỗ đen.

* Cơ chế hình thành lỗ đen.

Một ngôi sao được hình thành khi một lượng lớn khí (mà chủ yếu là hydro) bắt đầu co lại do lực hút hấp dẫn của chính mình

Và vì khi các khối khí co lại, nên các nguyên tử khí

va chạm nhau thường xuyên hơn và ngày càng

có vận tốc lớn hơn dẫn tới khối khí nóng lên

Cuối cùng, khối khí sẽ nóng tới mức khi các nguyên tử hydro va chạm nhau chúng sẽ không rời nhau ra nữa mà liên kết với nhau thành nguyên tử heli Nhiệt giải phóng ra từ phản ứng này - giống như vụ

nổ của bom khinh khí - sẽ làm cho ngôi sao phát sáng Lượng nhiệt đó cũng làm tăng

áp suất của khối khí cho tới khi đủ để cân bằng với lực hút hấp dẫn và khối khí ngừng co lại.

Khi một ngôi sao hết nhiên liệu, nó sẽ lạnh đi và co lại Chỉ cuối những năm 20, người ta mới hiểu được điều gì xảy ra đối với nó khi đó Sau khi các ngôi sao đốt cháy hết năng lượng của mình thì ngôi sao sẽ mất hết lực hấp dẫn

và ngôi sao sẽ trở thành lỗ đen.

< 10

>10

≈ 100

: Khối lượng mặt trời

3 Thành phần cấu tạo của lỗ đen 3.1 Cấu trúc.

3.2 Chân trời sự kiện.

Biên giới trong không thời gian mà khi vượt qua nó vật chất và bức xạ chỉ có thể đi

về tâm lỗ đen Không một thứ gì, ngay cả ánh sáng, có thể từ trong lỗ đen thoát ra ngoài chân trời sự kiện

3.3 Vùng kì dị.

Tại trung tâm của hố đen

có một vùng kì dị hấp dẫn, nơi độ cong không thời gian có giá trị vô hạn Đối với lỗ đen không quay, vùng này chỉ là một điểm r=0, và đối với lỗ đen quay, vùng này hình thành lên vòng tròn kì dị nằm trong mặt phẳng của xích đạo lỗ đen Trong cả hai trường hợp, vùng kì dị có thể tích bằng không.

3.4 Mặt cầu photon

Mặt cầu photon là biên giới hạn hình cầu mà những photon có vận tốc tiếp tuyến với nó sẽ bị bẫy trong một quỹ đạo tròn là đường tròn lớn của mặt cầu

Đối với lỗ đen không quay, mặt cầu photon có bán kính

bán kính Schwarzschild

Bất kì thiên thể nào có bán kính nhỏ hơn 1,5 R s tính theo khối lượng của nó thì sẽ có một mặt cầu photon

3.5 Quyển Ergo

Vùng không-thời gian bao quanh lỗ đen quay mà khi vật nằm trong vùng này nó không thể đứng im được

Vùng khí quyển Ergo của

hố đen quay giới hạn bởi chân trời sự kiện (ngoài) và bên trong một hình cầu dẹt tiếp xúc với chân trời sự kiện tại hai cực

4 Sự lớn lên và bốc hơi của lỗ đen.

4.1 Sự bồi đắp vật chất.

Một khi lỗ đen được hình thành, nó sẽ tiếp tục lớn lên nhờ hấp thụ vật chất Bất kì một lỗ đen nào cũng sẽ tiếp tục hấp thụ khí và bụi xung quanh nó và những bức xạ của vũ trụ Đây là quá trình chính để lỗ đen khối lượng siêu lớn phát triển.

Lỗ đen sẽ dung hợp với

những ngôi sao hoặc lỗ

đen khác Đây là một giai

đoạn quan trọng trong sự

phát triển của lỗ đen siêu

khối lượng hay khối lượng

trung bình

4.2 Sự bốc hơi của lỗ đen.

4 Sự lớn lên và bốc hơi của lỗ đen.

Theo cơ chế Hawking: ở vùng chân không nơi chân trời sự kiện, có sự thăng gián lượng tử sinh ra cặp Hạt – Phản hạt.

Bình thường: Hạt – Phản hạt sẽ kết hợp lại với nhau và mất đi.

Nhưng nếu Phản hạt bị rơi vào chân trời sự kiện, nó kết hợp với hạt trong lỗ đen làm lỗ đen bị bốc hơi, hạt còn lại trở thành bức xạ Hawking.

5 Quan sát hố đen.

Khi một sao hút vật chất của sao đồng hành, quá trình đó sẽ tạo ra những chùm tia X Bằng cách quan sát sao đồng hành, ta có thể thu thập được những thông số của hệ và dự đoán được cả khối lượng của

cả hai Nếu như nó lớn hơn khoảng 3 lần khối lượng mặt trời thì chắc chắn nó là một lỗ đen.

Sự chuyển động lắc lư của

những ngôi sao hay hiện tượng

những đám bụ khí bị kéo sợi trong

vũ trụ có thể báo hiệu sự tồn tại

một lực hấp dẫn rất lớn của một vật

thể vô hình gần đó.

Quan sát sự chuyển động của

những đối tượng này và tính toán

khối lượng gây nên lực hấp dẫn đó,

nếu nó lớn hơn 3 đến 4 lần khối

lượng mặt trời thì đó chắc chắn là

một hố đen.

Quan sát những hiệu ứng

tạo bởi lực hấp dẫn ở những

vùng lân cận nó Một ví dụ điển

hình là sự biến dạng của không

thời gian tạo nên những tia

sáng bị lệch đi như khi đi qua

một thấu kính Vì vậy ta có thể

xác định lỗ đen thông qua quan

sát quỹ đạo của một ngôi sao

chuyển động quanh lỗ đen.

Bán kính Schwarzchild

Bán kính Schwarzschild hay bán kính hấp dẫn RS , của một vật thể là bán kính giới hạn mà nếu kích thước của vật thể nhỏ hơn giá trị này thì nó sẽ trở thành một hố đen (lực hấp dẫn lớn tới mức vận tốc vũ trụ cấp hai của vật thể đó đạt tới ngưỡng vận tốc ánh sáng) Bán kính Schwarzschild của vật thể khối

lượng M được cho bởi công thức sau: