Как стать автором
Обновить
1111.05
Рейтинг
Timeweb
Хостинг, VDS и ИТ-инфраструктура

Владимир Сурдин: Чёрные дыры 2021

Блог компании Timeweb Научно-популярное Космонавтика Физика Астрономия
image


Предлагаем вашему вниманию «1-минутный конспект» и «10-минутный конспект со слайдами», а кому понравится, то смотрите прекрасную 2-часовую лекцию.

  • Под каким углом влетать в черную дыру.
  • Как построить двигатель на черной дыре.
  • Как в МГУ носили Хокинга на руках.
  • Какая температура черной дыры.
  • Кто и как поймал гравитационную волну.
  • 36+29=62
  • Как нашли черную дыру с массой 4 млн масс Солнца.
  • Звезда летающая со скоростью 7000 км/с.
  • Кто ввел в обиход термин «черная дыра?»
  • Почему звёзды любят жить парами.
  • Как намотать луч света на черную дыру.
  • У нейтронной звезды можно увидеть сразу два полюса.
  • Какими телескопами наблюдаю за черными дырами.


Черные дыры — место, где должна проявить себя квантовая теория гравитации — микс ОТО и квантовой механики.

В движении Меркурия проявились границы теории Ньютона, в черных дырах надеются найти границу теории Эйнштейна.

Еще сам Ньютон мог подсчитать, каким должно быть тело, которое не отпускает со своей поверхности свет.

Джон Митчел рассчитал черные дыры и сделал доклад в королевском сообществе в 1783 году (сжать Солнце до радиуса 3 км).

Лаплас высказал подобную идею в 1796 году.

Эйнштейн в ОТО 1915 года вывел формулу для геометрической теории гравитации и более точно описал траекторию Меркурия.

Карл Шварцшильд рассчитал горизонт событий черной дыры и её радиус в 1916.

(Шварцшильд на 100 лет опередил технику изобретя широкоугольные телескопы, которые в его время невозможно было построить).

image

За горизонтом событий временная и пространственная составляющая меняются местами. Если в «обычном мире» можно стоять на месте и двигаться во времени, то за горизонтом событий ты всегда будешь двигаться в сторону сингулярности.

Третий подход к снаряду — Рой Керр, новозеландский математик, в начале 60-х самое общее решение уравнения Эйнштейна, описывающее черные дыры (учитывая вращение массы).

image

Оказалось, если точечная масса вращается — у нее есть момент импульса — вокруг неё есть две поверхности с некоторым зазором (эргосфера). Попадая в эту область тело не может оставаться не во вращающемся состоянии.

image

Пенроуз получил нобелевку за свои работы в области черных дыр. И предложил способ, как можно черпать энергию из черной дыры.

Мы бросаем контейнеры с мусором в сторону черной дыры, а после пересечения предела статичности сбрасываем массу (мусор), выделение гравитационной энергии, для оставшегося контейнера работают приливные силы и его выкидывает с большей скоростью, чем он пересекал предел статичности. Потом эту излишнюю энергию преобразуем при помощи динамомашины в электричество.

Черная дыра — не могила для энергии, из нее можно получить назад энергию вращения.

image

Вокруг черной дыры вращается система координат, поэтому спутник будет вращаться по интересной траектории.

image

Траектория зависит от того, как он влетел под предел статичности. По направлению и против направления вращения.

image

Вокруг Земли тоже есть подобная прецессия. «Намёк» на черную дыру. Любая вращающаяся масса тянет за собой геометрию пространства-времени. (Запустили два измерительных спутника).

image

Зельдович обладал потрясающей интуицией и легко дарил идеи на семинарах.

image

Лучший ученик Зельдовича, рекомендуемые книги без формул. Лучше еще никто не написал. Переводы с английского значительно уступают.

image

Хокинг часто приезжал в 70-е к нам в МГУ и Кип Торн его переводил. Зельдович на семинаре говорил, что черная дыра — это источник излучения, с точки зрения внешнего наблюдателя.

Зельдович нам объяснял так: едем мы на роликах и съезжаем в ямку, а потом выезжаем из ямки, но так как ямка «дышит», она может подтолкнуть и мы выскочим с большей скоростью, чем заскочили.

image

Объяснение Хокинга.

image

Формула температуры черной дыры, до Зельдовича и Хокинга этот термин невозможно было представить. На практике это еще не подтвердилось.

Если подставить в формулу массу Солнца, то получится невероятно низкая температура.

image

Мы носили Хокинга на руках (Хокинг, Шкловский и спина кипа Торна) в конференц-зале ГАИШ.

Кто ввел в обиход термин «черная дыра?»

image

Какой процесс мог привести к рождению черной дыры? Всем было очевидно, что это эволюция звезд.

image

«Остатки» звёзд (в предсмертной фазе) мы наблюдаем в большом количестве. Физика не до конца проработана.

image

Что будет с ядром, которое не имеет источников энергии и охлаждается?

image

Если бы мы пичкали Юпитер массой, то до какого бы размера он сжался? До нуля?

image

Гравитационное линзирование или как увидеть вращающуюся черную дыру.

image

Еще одна рекомендуемая книга.

image

«Надежды нет». (с) Кип Торн

image

Кто первый увидел нейтронную звезду. Её руководителю дали нобелевскую премию.

image

Крабовидная туманность. На данный момент открыто 2500 нейтронных звёзд.

Плотность 100 млн тонн в кубическом сантиметре. Но это не черная дыра.

image

Как изучают нейтронные звезды? Когда на них что-то падает.

Звёзды любят жить парами.

Вещество со звезды падает на нейтронную звезду, закручивается, разгоняется/разогревается и излучается со страшной силой.

image

Есть только иллюстрации, никто «вживую» не видел эти объекты.

image

Можем ли мы уверенно сказать что сидит в центре аккреционного диска: черная дыра или нейтронная звезда? Если бы были хорошие телескопы — то да.

image

При помощи этой картинки можно определять, черные дыры или нейтронные звезды. Нейронные звезды массой в три Солнца уже начинают сжиматься в дыру. Есть такие дыры с массами до 30 масс Солнца.

image

Но в последнее время обнаружили черные дыры с ОГРОМНЫМИ массами. 1000 — 10 000 масс Солнца. Обнаруживают их по поведению звезд вокруг. Откуда такая дыра могла взяться?

image

В центре галактики есь еще интереснее.

image

Звезды летают вокруг чего-то, чего нет. При помощи школьной физики можно рассчитать что там 4 млн масс Солнца.

image

Вторая половина нобелевки 2020 года. За наблюдние за центром галактики.

image

image

В движении звезд вокруг черной дыры в центре галактики проявились все эффекты ОТО: прецессия орбиты и поперечный эффект Допплера.

image

Система звезд в центре галактики в масштабе Солнечной системы.

image

Пролетая над черной дырой в 2018…

image

Как еще можно зафиксировать черные дыры? Гравитационные волны.

image

Была открыта система из двух нейтронных звезд. Идеальное совпадение наблюдений и теории (свечки с разбросом значений меньше радиуса точек).

image

Тензорное возмущение — в одном направлении сжимает, в другом — растягивает.

image

Первый ловец гравитационных волн. Но прибор регистрировал тепловое колебание атомов, а не гравитационные волны.

image

В современных аппаратах алюминиевые болванки заливают жидким гелием.

image

Сработал другой тип приборов. Потребовалось 30 лет чтобы идея заработала.

image

С 2015 года регистрируют гравитационные волны. Приходят они от черных дыр.

image

4 км вакуумной трубы в Америке.

image

Европейцы и японцы тоже построили детекторы.

image

Первое обнаружение гравитационной волны. Было засекречено на некоторое время.

image

Слияние черных дыр. Массы дыр 36 и 29 масс Солнца. 36+29=62



image

В этот момент во вселенной выплеснулось энергии больше, чем все звёзды всех галактик излучали в этот же момент в виде электромагнитного излучения.

image

Таблица масс

image

Это мои одноклассники, они создали телескопы-роботы, которые наблюдают оптические вспышки от слияния нейтронных звёзд.

image

image

Достижения российских групп.

image

Что происходит внутри черной дыры.

image

Изменение темпа времени — это факт.

image

Как намотать луч света на черную дыру.

image

Солнце на 2 секунды отклоняет свет.

image

У нейтронной звезды можно увидеть сразу два полюса и немного заглянуть на обратную сторону.

image

У черной дыры мы будем видеть аккреционный диск и переднюю его часть и заднюю. Расчеты Кипа Торна для фильма «Интерстеллар».

image

image

Самый крутой телескоп: у него рекордные характеристики по угловому разрешению. Но он не был приспособлен для исследования черных дыр.

image

Земные радиотелескопы для черных дыр. Система антенн в миллиметровом диапазоне.

image

Подключили и Южный полюс.

У нас на примете есть две сверхмассивные черные дыры. 4 млн тонн — заслонена от нас большим количеством вещества. Вторая есть в соседней галактике — Девы.

image

Из центра этой галактики выстреливается струя — джет, значит что-то там такое есть…

image

Два года назад туда посмотрели и увидели черную дыру.

image

Черная дыра с массой в несколько МИЛЛИАРДОВ масс Солнца.

image

Под черные дыры могут маскироваться еще более интересные объекты. Пространственно-временной туннель.

image

image

Лучшая из западных книг.

Оригинал видео:



Теги:
Хабы:
Всего голосов 27: ↑25 и ↓2 +23
Просмотры 6.6K
Комментарии Комментарии 1

Информация

Дата основания
Местоположение
Россия
Сайт
timeweb.com
Численность
201–500 человек
Дата регистрации