TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINHKHOA VẬT LÝ

Họ & Tên: Lê Thị Thảo Sương.

MSSV: K38.102.093

GVHD: Cao Anh Tuấn.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 1

Trái đất của chúng ta đang bị một hiểm họa đe dọa. Nào các bạn hãy cùng tôi vượt qua những chướng ngại

vật để cứu Trái Đất của chúng ta nhé!

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 2

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 3

Một trong những cha đẻ của Vật lí hiện đại, nổi tiếng với

hiệu ứng quang điện, sự tương đương năng lượng &

khối lượng, thuyết tương đối rộng…Ông là ai?

Albert Einstein

Đây là ai?

Stephen Hawking

Con quái vậttham ăn & nguy hiểm nhất vũ trụ

Lỗ đen.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 4

Con quái vật

tham ăn và nguy hiểm

nhất vũ trụ- LỖ ĐEN

Những vấn đề chính.

1. Lỗ đen là gì? 2.Lịch sử. 3. Sự hình thành và tiến hóa.3.1. Sự hình thành.3.2.Sự tiến hóa.3.2.1. Phát triển và sáp nhập.3.2.2.Bốc hơi.4. Các loại lỗ đen. 5. Các tính chất và cấu trúc.5.1. Tính chất.5.2 Chân trời sự kiện.5.3 Vùng kì dị.5.4 Mặt cầu photon.5.5 Vùng sản công. 6.Quan sát lỗ đen. 7. Tài liệu tham khảo.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 5

1. Lỗ đen là gì?

• Lỗ đen là một vùng không thời gian mà trường hấp dẫn ngăn cản mọi thứ bao gồm cả ánh sáng cũng không thể thoát ra.

• Lỗ đen gọi là “đen” bởi vì nó hấp thụ mọi bức xạ và vật chất hút qua chân trời sự kiện.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 6

2.Lịch sử hình thành của Lỗ đen.

• Ý tưởng về một vật thể khối lượng lớn khiến cho ánh sáng không thể thoát ra khỏi nó lần đầu tiên nêu bởi John Michell trong một lá thư gửi tới Cavendish ở Hội Hoàng gia năm 1783.

• Năm 1796, Pierre-Simon Laplace cũng nêu ra ý niệm này trong ấn bản lần thứ nhất và thứ hai của cuốn sách về thiên văn học của ông.

• Những "ngôi sao" tối này sau đó bị lãng quên vào thế kỷ 19, do đa số các nhà vật lý nghĩ rằng ánh sáng không có khối lượng và không thể bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 7

3. Sự hình thành và tiến hóa.3.1 Sự hình thành.

• Quá trình cơ bản hình thành lỗ đen là sự suy sụp hấp dẫn của những thiên thể khối lượng lớn như các ngôi sao già.

• Tùy vào khối lượng ban đầu của sao mà sao sẽ tiến hóa thành:

- Sao lùn trăng: 0,1.mMT ≤ m <1,4.mMT

- Sao Nơtron: 1,4.mMT ≤ m <3,2mMT

- Lỗ đen: m≥3,2mMT

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 8

m ≥ 3,2.mMT

- Những sao khổng lồ, khi chết, v t chất bị lực hấp dẫn nen lại đến bán âkính nho: Ban kinh Schwarzschild RS.

- Tại bán kính này không m t bức xạ nào có thể thoát ra được. V t chất ô âtiếp tục bị nen lại tại m t điểm kì dị.ô

- Rs =

• Bán kính RS được Karl Schwarzchild tính toán năm 1916

• Đê thoat khoi lỗ đen co ban kinh R < RS thi bưc xa phai co v n tôc vu tru âcâp II

- VII =

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 9

2

2Gm

c

2

s

Gm

R

3.2 Sự tiến hóa.

• 3.2.1 Phat triên và sap nhập.. -Lỗ đen có thể tăng thêm khối lượng bằng quá trình hút vật chất từ

không gian xung quanh vào => Lỗ đen siêu khối lượng

-Lỗ đen sáp nhập với các thiên thể khác như sao

hay chính lỗ đen => Lỗ đen khổng lồ.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 10

Hai lỗ đen

sáp

nhậ

và

phát ra

sóng hấp

dẫn

3.2.2 Bốc hơi.

• Bưc xa Hawking:

- Năm 1974, Stephen Hawking đa kết hợp thuyết tương đối r ng và ly thuyết lượng tử, ôkết quả chứng minh được lỗ đen bị bôc hơi

- Theo cơ chế Hawking: ở vùng chân không nơi chân trời sự ki n, có sự thăng gián lượng tử êsinh ra c p ă Hat – Phan hat.

- Bình thường, Hat – Phan hat sẽ kết hợp lại với nhau và mất đi.

- Nhưng nếu Phan hat bị rơi vào chân trời sự ki n, nó kết hợp với hạt trong lỗ đen làm lỗ êđen bị bôc hơi, hạt con lại trở thành bưc xa Hawking.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 11

4.Các loại lỗ đen.

Lỗ đen có khối lượng trung bình (Intermediate- mass)

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 12

Lỗ đen khối lượng ngôi sao (Stellar- mass).

Lỗ đen siêu khổng lồ (Supermassive).

5. Các tính chất và cấu trúc

• 5.1 Tính chất.- Đặc trưng bởi 3 thông số: khối lượng, momen động lượng và điện tích.

Nguyên lý này đã được John Weeler tóm tắt trong câu nói “Lỗ đen không có tóc”.

• 5.2 Chân trời sự kiện.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 13

-Mặt cầu bao xung quanh lỗ đen có bán kính RS gọi là chân trơi sự kiện.

-Vật chất lọt vào chân trơi sự kiện se không thể nào thoát ra khỏi được lỗ đen.

5.3 Điểm kì dị

- Điểm kì dị là nơi tập trung vật chất của lỗ đen.

- Điểm kì dị ở lỗ đen được che giấu bởi chân trơi sự kiện.

- Nếu rơi vào trong lỗ đen tức là đi qua chân trơi sự kiện và đến gần điểm kì dị vật thể đó se không còn thể tích ma chỉ còn khối lượng cùng với trương hấp dẫn.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 14

Chuyện gì sẽ xảy ra nếu như ta bị rơi vào lỗ đen vũ trụ?

• Khi đến gần chân trơi sự kiện, ta bắt đầu bị kéo về phía điểm kì dị.

• Ta se bị kéo dài ra trước khi bị xé thành hàng tỉ mảnh nhỏ khác nhau.

• Ta se không thể sống sót được đến điểm kì dị.

• Sir Martin Rees – Nhà vật lý thiên văn ngươi Anh gọi hiện tượng này là “tạo mì ống” (spaghettification)

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 15

5.4 Mặt cầu photon.

• Mặt cầu photon là biên giới hạn hình cầu mà những photon có vận tốc tiếp tuyến với nó sẽ bị bẫy trong một quỹ đạo tron là đường tron lớn của mặt cầu.

• Bất kỳ một thiên thể nào có bán kính nho hơn 1,5 RS tính theo khối lượng của nó thì sẽ có cùng một mặt cầu photon.

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 16

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 17

3.5 Vùng sản công

•  Vùng không thơi gian bao quanh lỗ đen quay mà khi vật nằm trong vùng này nó không thể đứng im được gọi là mặt cầu sản công (ergosphere). 

• Vùng sản công của lỗ đen quay giới hạn bởi chân trơi sự kiện

(ngoài) và bên trong một hình cầu dẹt tiếp xúc với chân trơi sự kiện tại hai cực Biên phía ngoài này đôi khi còn gọi là mặt sản công.

5.Quan sát.

• Như ta đã biết không gì có thể thoát khỏi được lỗ đen kể cả ánh sáng, vậy ta có thể phát hiện được một lỗ đen khi mà ta

không thể nhìn thấy nó?

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 18

5.1. Dựa vào những ngôi sao và bụi khí xung quanh một lỗ đen.

• Sự chuyển động lắc lư của ngôi sao hay hiện tượng đám bụi khí bị kéo sợi trong vũ trụ có thể báo hiệu sự tồn tại một lực hấp dẫn rất lớn.

• Quan sát, tính toán khối lượng các đối tượng gây nên lực hấp dẫn, nếu nó lớn hơn 3 đến 4 lần khối lượng Mặt Trơi thì nó chính là lỗ đen.

Trương Đại học Sư phạm TP.HCM 19

5.2.Bức xạ.

• Lỗ đen được quan sát gián tiếp khi nó hút một sao đồng hành, vật chất bị hút, tạo thành đĩa bồi tụ quay rất nhanh và rất nóng trước khi bị nó nuốt.

• Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa, làm cho các đĩa trở nên vô cùng nóng và được thoát ra dưới dạng bức xạ phi nhiệt vùng tia X

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 20

5.3. Thấu kính hấp dẫn.• Thấu kính hấp dẫn là một hiên

tượng thiên văn xảy ra khi ánh sáng từ một vật thể trong vũ trụ bị lệch hướng trên đương đi dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn càng lớn thì ánh sáng càng bị bẻ cong và hiện tượng này càng được quan sát rõ hơn. Sự tăng cương độ sáng hay thay đổi hình dạng đột ngột của một thiên thể ở xa cũng là dấu hiệu cho thấy giữa nguồn sáng và ngươi quan sát có một lực hấp dẫn lớn từ đó có thể giúp phát hiện hố đen. 

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 21

6.Tài liệu tham khảo.

• http://www.khoahoc.com.vn/khampha/vu-tru/43133_Kham-pha-bi-an-ve-nhung-ho-den-ky-la-nhat-vu-tru.aspx

• http://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%97_%C4%91en

• http://genk.vn/kham-pha/dieu-gi-se-xay-ra-khi-mot-ho-den-xuat-hien-gan-he-mat-troi-cua-chung-ta-2012022201381560.chn

• http://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%97_%C4%91en_si%C3%AAu_kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng

• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=1366&bih=667

• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=1366&bih=667#q=intermediate+mass+black+holes&tbm=isch

• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=1366&bih=667#q=supermassive+black+holes&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&imgrc=rVUooFj1P4jjiM%3A%3B5FMRC6vExy6YsM%3Bhttp%253A%252F%252Fupload.wikimedia.org%252Fwikipedia%252Fcommons%252Fb%252Fba%252FBlack_hole_quasar_NASA.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fsimple.wikipedia.org%252Fwiki%252FSupermassive_black_hole%3B3000%3B2400

Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 22