Termodinamica Gaurilor Negre

Extras din proiect Cum descarc?

O gaura neagra este un obiect astronomic inconjurat de o suprafata limita in care campul gravitational este atat de puternic incat nimic nu poate scapa dupa ce a trecut de aceasta suprafata orizontul evenimentului.
Deflectia luminii a unei stele de neutroni
(Aceasta face ca observarea unor evenimente din cadrul acestui orizont [sau orice alt fel de comunicatie] sa devina imposibila, de aici si denumirea de orizontul evenimentului.)
Radiatia electromagnetica (lumina de ex.) nu poate scapa dintr-o gaura neagra, asa incat interiorul unei gauri negre nu este vizibil, de aici provenind si numele. Gaura neagra are in centrul ei o regiune cunoscuta si ca ,,singularitate". La suprafata limita gravitatia este atat de mare, incat nici o raza de lumina n-are energie suficienta pentru a patrunde in afara. Deplasarea gravitationala spre rosu este la aceasta suprafata limita, infint de mare. Viteza de scapare gravitationala este la suprafata limita egala cu viteza lumini, asa incat raza suprafetei limita este egala cu raza traiectoriei circulare, numita raza Schwarzschild.
Raza Schwarzschild (denumita uneori si raza gravitationala) este o raza caracteristica fiecarei mase. Este raza limita dintre doua sau mai multe corpuri fara ca unul din cele ele sa sufere modificari datorita actiunii gravitationale a altui corp. Este un termen folosit in fizica si astronomie in domeniile teoriei gravitatiei respectiv cel al relativitatii. Raza Schwarzschild reprezinta abilitatea masei de a curba spatiul si timpul.
Aceasta este raza unei sfere in spatiu, care daca ar contine o cantitate suficienta de masa (si ar ajunge la o anumita densitate), gravitatia ar fi atat de mare incat nici o forta cunoscuta nu ar putea opri masa de la prabusirea intr-un punct de densitate infinita: singularitatea gravitationala. Termenul este folosit in fizica si astronomie, in special in teoria gravitatiei si a relativitatii generale.
In astronomie, raza Schwarzschild este folosita pentru a determina aria de atractie gravitationala a unei gauri negre sau pentru determinarea posibilitatii impactului a doua corpuri ceresti (de obicei stele).
unde
este raza Schwarzschild,
G este constanta gravitationala,
m este masa obiectului, si
c este viteza luminii.
Geneza
Stelele cu masa peste masa limita au o mare problema atunci cand isi termina combustibilul. In aceste cazuri cand masa este peste masa limita, stelele vor suferi un colaps gravitational catre un punct cu densitate infinita, formand astfel o gaura neagra.
Deci, la o stea giganta masiva, masa care ramane dupa explozie poate depasi 2,5-3 mase solare. Un asemenea nucleu stelar dens este instabil intrand in colaps gravitational, care (teoretic) se contracta la infinit. Cand raza stelei in colaps gravitational coboara sub raza Schwarzschild, steaua se transforma intr-o gaura neagra. Gaurile negre sunt considerate ca singularitati ale Universului. 
In 1939, un tanar savant american, Robert Oppenheimer (care ulterior a avut o contributie importanta la fabricacarea primei bombe atomice) a explicat influenta campului gravitational al unei stele asupra luminii, precum si ce se intampla conform teoriei relativitatii generalizate atunci cand principiul de excluziune al lui Pauli nu putea sa opreasca colapsul gravitational al unei stele masive a carei masa era peste masa limita. Astfel, traiectoriile razelor de lumina in spatiu-timp sunt modificate de catre campul gravitational al stelei si ele vor fi diferite de traiectoriile care ar fi fost daca steaua nu exista. Conurile de lumina care indica traiectoriile urmate in spatiu si timp de lumina, au varfurile curbate usor spre interior in apropierea suprafetei stelei. (In timpul unei eclipse de Soare, putem observa curbarea luminii stelelor ale caror traiectorii trec prin imediata vecinatate a Soarelui.) Cand o stea se contracta, campul gravitational de la suprafata sa devine mai puternic si conurile de lumina sunt curbate si mai mult spre interior. Aceasta face si mai dificila iesirea luminii emise de suprafata stelei, din campul gravitational al stelei si astfel pentru un observator aflat la distanta, lumina stelei va apare mai slaba si mai rosie (intrucat scade frecventa luminii datorita campului gravitational si aceasta corespunde cu o deplasare a luminii catre capatul rosu al spectrului). In cele din urma, cand steaua s-a micsorat pana la o anumita raza critica, atunci campul gravitational de la suprafata stelei devine foarte puternic si va determina conurile de lumina sa fie curbate spre interior atat de mult incat lumina nu va mai putea iesi din campul gravitational. Conform teoriei relativitatii, nimic nu se poate deplasa mai repede decat lumina. Astfel, daca lumina nu mai poate iesi din campul gravitational al stelei, atunci nimic nu va mai putea iesi, totul este atras de campul gravitational. Exista deci un set de evenimente intr-o regiune a spatiului-timpului, numita gaura neagra, din care nimic nu poate iesi pentru a ajunge la un observator aflat la distanta. Limita acestei regiuni se numeste orizontul evenimentului si el coincide cu traiectoriile razelor de lumina care nu au reusit sa iasa din gaura neagra.
Orizontul evenimentului sau Raza Schwarzschild este o suprafata sferica ce marcheaza granita gaurii negre. Poti intra in gaura neagra prin acest orizont, dar nu mai poti iesi niciodata. De fapt, odata ce ai trecut de orizontul evenimentului, esti condamnat sa te apropii din ce in ce mai mult de ,,punctul de singularitate" din centrul gaurii negre, unde forta gravitationala tinde spre infinit. Orizontul evenimentului are niste proprietati geometrice foarte ciudate. Pentru un observator care sta nemiscat la distanta mare de gaura neagra, orizontul pare a fi o suprafata sferica neteda si statica. Dar odata cu apropierea de orizont, ne dam seama ca are o viteza foarte mare. De fapt se misca spre exterior, relativ la singularitate, cu viteza luminii. Asta explica de ce e usor sa treci orizontul spre interior, dar e imposibil s-o faci in directia opusa.
Pentru intelege ce am vedea daca am privi colapsul unei stele care formeaza o gaura neagra, trebuie sa reamintim ca in teoria relativitatii nu exista timp absolut, fiecare observator avand propria sa masura a timpului. Timpul pentru un observator de pe stea, va diferi de timpul unui observator aflat la distanta, datorita campului gravitational al stelei. Sa presupunem acum o nava spatiala aflata pe orbita in jurul unei stele care sufera un colaps gravitational. La un moment dat, steaua s-ar micsora sub raza critica la care campul gravitational devine atat de puternic incat nimic numai poate iesi, deci nici lumina nu va mai ajunge la nava. Astronautii care sunt pe nava si privesc colapsul gravitational al stelei, ar observa ca lumina stelei va apare din ce in ce mai slaba si mai rosie (intrucat scade frecventa luminii datorita campului gravitational) pana cand lumina va disparea complet. Privit de pe nava spatiala, tot ce s-ar observa ar fi o gaura neagra in spatiu, insa steaua (acum devenita gaura neagra), ar continua sa exercite aceeasi forta gravitationala asupra navei spatiale, care ar continua sa se deplaseze pe orbita in jurul gaurii negre.


Fisiere in arhiva (1):

  • Termodinamica Gaurilor Negre.doc

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Banii inapoi garantat!

Plateste in siguranta cu cardul bancar si beneficiezi de garantia 200% din partea Proiecte.ro.


Descarca aceast proiect cu doar 5 €

Simplu si rapid in doar 2 pasi: completezi adresa de email si platesti.

1. Numele, Prenumele si adresa de email:

Pe adresa de email specificata vei primi link-ul de descarcare, nr. comenzii si factura (la plata cu cardul). Daca nu gasesti email-ul, verifica si directoarele spam, junk sau toate mesajele.

2. Alege modalitatea de plata preferata:



* La pretul afisat se adauga 19% TVA.


Hopa sus!