Črne luknje

Andreja GombocFakulteta za matematiko in fiziko

Univerza v Ljubljani

Svetovno leto fizike 2005

idejaJohn Mitchell in Pierre Simon de Laplace (1783, 1795)

Schwarzschildov radijSonce: rSch=3 km

r

GMmmv

2

2

2

2

c

GMrSch

cv

2 napaki!Einsteinova splošna teorija relativnosti

“temne zvezde”

zgodovina

•    1915, 1916 Einstein, Schwarzschild rešitev enačb splošne teorije relativnosti

•    1939 Snyder, Oppenheimer napoved črnih lukenj

•    1967 Wheeler ime črne luknje“črna luknja nima las” –

masa, vrtilna količina, električni naboj(Schwarzschild,Kerr, Reissner-Nordström,

  Kerr-Newman)

zvezdni konec

Sonce 1.400.000 kmbela pritlikavka 15.000 kmnevtronska zvezda 20 kmčrna luknja 15 km

gravitacija proti tlaku:

dvojni zvezdni sistemi

*

- ena zvezda “nevidna”- rentgentsko sevanje- periodični Dopplerjev premik spektralnih črt

stava

središča galaksij aaktivna ggalaktična jjedra (AGJ)

1. ogromen izsev v središču galaksijeL ~ 1040 W ~ 25 bilijonov Sonc ~

250 običajnih galaksij 2. hitro spreminjanje izseva

nekaj sv. dni do mesecev 3. curki snovi milijoni let

M 87

kvazarji

quasi-stellar radio source (quasar)

- L~1040 W - hitre spremembe izseva

energija?

• jedrsko zlivanje H He : E ~ 0.007 mc2

• padanje snovi na telo z maso M in radijem r:

črna luknja r=rSch: E ~ 0.15 mc2

r

GMmE

Akrecijski diski!trenje: E toploto

EM valovanje (rentgenski žarki)

20 × !

model AGJ s črno luknjo

Lastnosti AGJ:

1. L~1040 W : 1 MSonca/mesec

2. majhnost: Mč.l=109 MSonca rSch = 3 sv. ure

3. Mgalaksije = 100 milijard MSonca 10 milijard let

model AGJ

106 MSonca < Mč.l < 109 MSonca

tudi neaktivne galaksije• gibanje zvezd in plina

r

GMv

galaksija Andromeda - M 31

M 31

M~3×107 MSonca

3 milijone sv. let

Galaksija

M~3×106 MSonca

30.000 sv. let

zvezda s periodo 15.2 let in periastronom 17 sv. ur ~ 1500 rSch

kaj se zgodi z zvezdo?

se verjetno zgodilo v galaksiji RXJ1242.6-1119A – l. 1992 opazili ostanke

padec kometa ali asteroida?

plimska sila !kaj se zgodi z astronavtom?

odvisno od velikosti črne luknje:

Mč.l. < 10.000 MSonca

Mč.l. ~ milijon MSonca

Mč.l. > 100 milijonov MSonca

padanje v črno luknjo

gravitacijski rdeči premik

gravitacijsko lečenje svetlobe

v c : Dopplerjev pojav

• čas teče počasneje kot za oddaljene opazovalce

• ko prečkamo horizont - kaj se zgodi s časom-krajem

nastanek masivnih črnih lukenj v središčih galaksij

• nastanejo skupaj z galaksijo – že velike

• nastanejo kasneje – hitro rastejo

• trk dveh galaksij

nastanek majhne črne luknje

• končna faza v življenju zvezd, zvezda eksplodira, jedro črno luknjo

• ali črne luknje še nastajajo?

• ali lahko izvemo kdaj nastane nova črna luknja?

izbruhi sevanja gama

• Gamma Ray Burst (GRB)• odkriti 1967• kratki bliski (milisekunde do nekaj minut)

v visokoenergijskih žarkih gama ( < 0.01 nm)

• v oddaljenih galaksijah• energija: E~1043 J ;

E=mc2, m=20 MZemlje !

INTEGRAL

nekajkrat na teden

GRB – iz naključne smeri,

ob naključnem času

Swift

“afterglow”-i X, optični, radijski

dolgi GRB-ji

• t > 2 s

• hipernove

kolapsarji

supernova

grb

>10 milijard sv. let daleč

kratki GRB-ji

• t < 2 s

• mergerjimergerji- ns

HST, 2 milijardi svetlobnih let daleč

mergerji- bh

GRB050709

kdaj drugič:

• “vmesne” črne luknje : 100 MSonca < Mč.l. < 100.000 MSonca

izven središč galaksij, nastajajo v gostih zvezdnih kopicah

• mini črne luknje: Mč.l. < 3 MSonca

nastajale naj bi v začetku vesolja

• izhlapevanje – Hawkingovo sevanje Mč.l.< 1011 kg (gora) izhlapi v ~ starost vesolja

Mč.l. = MSonca izhlapi v ~ 1056 × starost vesolja• .....

za konecza konec......

črne luknje :

• obstajajo – v dvojnih sistemih zvezd, v središčih galaksij

• čeprav “črne”, so “najsvetlejše”

– AGJ in GRB

... Einstein je rekel:

“ The most incomprehensible thing about the Universe is that it is comprehensible.”