Дослідження

Чому навіть світло не може вирватися з чорної діри

Зі шкільного курсу фізики відомо, що середнє значення прискорення вільного падіння на Землі дорівнює 9,80665 м/с2, що відповідає прискоренню вільного падіння на 45,5 широті на висоті рівня моря.Для будь-якого космічного тіла у відповідності з законом всесвітнього тяжіння гравітаційне прискорення залежить від маси і радіусу і визначається по наступній формулі:g=GM/r2, гдеG – гравітаційна постійна, M – маса космічного тіла, r – радіус космічного тіла.Зображення з відкритих джерел в цілях иллюстрацииИзображение з відкритих джерел в цілях иллюстрацииУскорение вільного падіння залежить не тільки від маси, але і від радіусу космічного тіла, при рівній масі чим менше розміри тіла тим більше прискорення вільного падіння.

Підставивши у формулу значення маси та радіусу Землі отримаємо середнє значення прискорення вільного падіння, 9,81 м/с2, якщо бути більш точним полярний і екваторіальний радіус планети відрізняються на 22 км, тому прискорення вільного падіння на Землі змінюється в межах від 9,780 м/с2 на екваторі до 9,82 м/с2 на полюсах.Для Сонця отримаємо значення 273,1 м/с2 або 27,85 g, для зірки Сиріус А 189 м/с2 незважаючи на вдвічі більшу масу, ніж у Сонця. Для дуже щільного об’єкта білого карлика Сіріус В, у якого маса трохи менше сонячної, а радіус лише 0,0084 сонячних прискорення вільного падіння дорівнює 3 786 300 м/с2.

Для нейтронної зірки діаметром 20 км і масою 1,4 сонячних прискорення вільного падіння складе 2 000 000 000 000 м/с2, і це не межа для подібних зірок.Порівняльні характеристики об’єктів Сонячної системыСравнительные характеристики об’єктів Сонячної системыЗвезды з масою набагато більше сонячної закінчують свою еволюцію грандіозним вибухом наднової, під час якого виділяється величезна кількість енергії, порівнянне з виробленим зіркою за весь час її існування. На ядро діють жахливі сили стиснення, руйнують самі атоми, змушуючи електрони сходити з орбіт навколо центру атома і вдавливаться в протони утворюючи нейтрони, таким чином виходить речовина величезної щільності, що складається не з атомів, а представляє собою суцільну упаковку нейтронів.

Якщо маса нейтронної зірки перевищує межа Оппенгеймера — Волкова тиск виродженого нейтронного газу не може компенсувати сили стиску, відбувається неймовірний за силою вибух гиперновой, під дією стиснення руйнуються всі нейтрони і складові частинки до найпростіших фундаментальних неподільних частинок, кварків, лептонів, бозонів. Більш детально читаємо тут.Схема еволюції масивних звездСхема еволюції масивних звездМасса утворених після вибуху гиперновой чорних дір завжди перевищує межа Оппенгеймера — Волкова і завжди більше, ніж у нейтронних зірок, щільність ядра приблизно на три порядки вище, радіус більш ніж в 1000 разів менше, ніж у найважчих нейтронних зірок.

Навколо ядра чорних дір утворюється горизонт подій, все що знаходиться всередині не може залишити цю область навіть рухаючись зі швидкістю світла. З причини величезної маси і вкрай малого радіусу силу тяжіння чорної діри не може подолати навіть швидкість світла, яка стає нижче, ніж друга космічна, прискорення вільного падіння найвище серед усіх об’єктів Всесвіту.Друга космічна швидкість v2 дорівнює квадратному кореню з виразу 2GM/R, для Землі 11,2 км/с, для Сонця 617,7 км/с, для чорної діри перевищує швидкість світла у вакуумі 300 000 км/с, тому навіть світло не може вирватися з чорної діри.
Гравітаційне прискорення чорної діри послаблюється при відстані від неї згідно з формулою g(h) = GM/(r+h)2, де M – маса чорної діри, r – радіус чорної діри, h – відстань від чорної діри. Краєм горизонту подій є значення h, при якому швидкість світла перевищує другу космічну.Що рухається швидше за швидкість світла.

Related posts

Leave a Comment