Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R7kwWfTdAFxs51

Ćwiczenie 1

Czy można obserwować bezpośrednio czarną dziurę? Odpowiedź: tak / nie

RDvmDoUiTXQmP1

Ćwiczenie 2

Wybierz z poniższych sposoby obserwacji czarnych dziur. Możliwe odpowiedzi: 1. Bezpośrednie obrazowanie, 2. Obserwacja akrecji materii, 3. Obserwacja wysokoenergetycznych jetów, 4. Ruch ciał wokół środka masy, 5. Zdjęcia rentgenowskie, 6. Soczewkowanie grawitacyjne

R6vcf8LMOzEjC1

Ćwiczenie 3

Wybierz odpowiednie uzupełnienie zdań w tekście. Słońce ściśnięte do kuli o promieniu mniejszym / większym od promienia Schwarzschilda stałoby się czarną dziurą. Promień Schwarzschilda dla Jowisza wynosi zaledwie 2,82 metry, a dla Ziemi niecałe 9 milimetrów. Każdy obiekt, którego promień jest większy / mniejszy niż promień Schwarzschilda definiowany jest jako czarna dziura / gwiazda‑olbrzym, której horyzont zdarzeń ma promień równy promieniowi Schwarzschilda / dwa razy większy niż promień Schwarzschilda.

Ćwiczenie 4

R16WdXEsbEhrP

Oszacuj rozmiar, do jakiego musiałby skurczyć się człowiek, aby zostać czarną dziurą. Przyjmij, że przeciętna masa człowieka to 70 kg. Promień czarnej dziury o masie przeciętnego człowieka jest rzędu 10^{Tu uzupełnij} m.

Aby stać się czarną dziurą masa musi zostać skupiona w objętości mniejszej od sfery o bardzo charakterystycznym promieniu. Wyznacz ten promień i zinterpretuj wynik.

$G$ = 6,67 · 10Indeks górny -11 mIndeks górny 3/(kg · sIndeks górny 2), $c$ = 299792458 m/s, $R_{schw}=\frac{2GM}{c^{2}}$ , podstawiając masę $M$ = 70 kg , otrzymujemy $R_{schw}$ ≈ 1,04 · 10Indeks górny -25 m. Oznacza to, że człowiek o masie 70 kg musi skurczyć się do niewyobrażalnego rozmiaru dziesięć rzędów wielkości mniejszego niż rozmiary nukleonu, aby stać się czarną dziurą.

Ćwiczenie 5

R1345oltRCaIf

Przeczytaj poniższy tekst. Na jego podstawie oblicz, jaką prędkość miał zauważony przez naukowców gaz w pobliży czarnej dziury – Sgr A*. Wynik podaj w zaokrągleniu do pełnych km/s.

„W artykule opublikowanym 31 października 2018 r. ogłoszono odkrycie rozstrzygających dowodów na to, że Sgr A* jest czarną dziurą. Wykorzystując interferometr GRAVITY i cztery teleskopy Very Large Telescope (VLT) do stworzenia wirtualnego teleskopu o średnicy 130 metrów, astronomowie wykryli kępy gazu poruszające się z prędkością około 30% prędkości światła. Emisja z wysokoenergetycznych elektronów bardzo blisko czarnej dziury była widoczna jako trzy wyraźne jasne rozbłyski. Dokładnie pasują one do teoretycznych prognoz dotyczących gorących punktów krążących blisko czarnej dziury o masie czterech milionów mas Słońca. Uważa się, że rozbłyski powstają w wyniku interakcji magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagitarrius A*.” Odpowiedź: Tu uzupełnij km/s

W tekście określono, ile procent prędkości światła stanowiła szukana prędkość. Pamiętaj, że prędkość światła wynosi $c$ = 299792458 m/s.

Prędkość gazu stanowiła 30% $c$ . Oznacza to, że $v$ = 0,3 · 299792,458 km/s = 89937,7374 km/s, czyli gaz ten poruszał się w pobliżu czarnej dziury z prędkością prawie 90 tysięcy kilometrów na sekundę.

R15azDiYHPUaD2

Ćwiczenie 6

Szacuje się, że w naszej Galaktyce jest ... czarnych dziur, mimo że odkryto ich zaledwie kilkadziesiąt. Wybierz prawidłową odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 10³, 2. 10⁴, 3. 10⁶, 4. 10⁸, 5. 10¹²

R1H3saj8fX1BB2

Ćwiczenie 7

Odpowiedz na pytania lub uzupełnij tekst. 1. Nazwisko amerykańskiego astronoma XX wieku, którego nazwiskiem nazwano wielki Kosmiczny teleskop – HST. Teleskop ten wykonuje zdjęcia odległego kosmosu, na których widać soczewkowanie grawitacyjne galaktyk., 2. Nasza galaktyka to Droga …, 3. Obiekt, który nie świeci i nie odbija promieniowania to ….. dziura., 4. Często przy pomocy masy tej gwiazdy określa się masę różnych obiektów w kosmosie., 5. Opadanie materii na powierzchnię ciała niebieskiego w wyniku działania grawitacji tego ciała., 6. Nazwisko naukowca, którego nazwiskiem określa się promień wyrażony wzorem: R indeks dolny, s c h w, koniec indeksu dolnego, równa się, początek ułamka, dwa G M, mianownik, c indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, koniec ułamka, 7. Jak nazywa się obszar wokół czarnej dziury, który można zdefiniować promieniem Schwarzschilda?, 8. Mogą być aktywne lub spokojne. Najnowsze hipotezy zakładają, że w każdej z nich jest supermasywna czarna dziura., 9. Granicę wokół czarnej dziury, po przekroczeniu której żadne ciało ani promieniowanie nie będzie w stanie opuścić pola grawitacyjnego czarnej dziury po angielsku nazywa się event horizon. Jak po polsku tłumaczy się w tej nazwie słowo „event”?

Ćwiczenie 8

Czy czarne dziury mogą mieć dowolne masy? Czy istnieją czarne dziury wielkości pośrednich?

uzupełnij treść

Obserwujemy czarne dziury rozmiarów gwiazdowych – głównie w układach podwójnych, supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk. Czy można wnioskować o obecności czarnych dziur o wielkościach pośrednich? Zastanów się w jaki sposób można by było je zaobserwować.

Obecnie obserwacje pośrednie potwierdzają istnienie bardzo masywnych obiektów o bardzo niewielkich rozmiarach w centrach galaktyk – jest to potwierdzenie teorii o istnieniu supermasywnych czarnych dziur. Obserwacje układów podwójnych dostarczają informacji o istnieniu czarnych dziur, które są wynikiem śmierci masywnych gwiazd. Nigdy nie udało się zaobserwować pośredniej wielkości czarnej dziury. Do roku 2020 zaobserwowano jedną czarną dziurę o masie kilkudziesięciu mas Słońca dzięki temu, że na bardzo ekscentrycznej orbicie wokół niej była gwiazda. Ruch gwiazdy pozwolił oszacować masę czarnej dziury. Ale czy istnieją czarne dziury o masach rzędu tysięcy mas Słońca? Możliwe, że one nie istnieją, ale możliwe jest, że nie ma na to metody. Wszystkie obserwacje czarnych dziur bazują na obserwacji otoczenia ciemnego, nieświecącego masywnego lecz niewielkiego obiektu. Jeżeli pośrednie czarne dziury istnieją, to może kiedyś uda się zaobserwować soczewkujące czarną dziury o takim rozmiarze. Pośrednie czarne dziury są zbyt duże, aby znajdowały się w układzie podwójnym, a zarazem zbyt małe, aby były w centrum galaktyki.

Film edukacyjny

Dla nauczyciela

Sprawdź się