Wzrost masy czarnej dziury

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Według Nowej hipotezy wzrost masy czarnej dziury polega na pobieraniu ciemnej materii z macierzystej czarnej dziury /naszego nadwszechświata/. Ciemna materia naszego nadwszechświata opada na dysk akrecyjny naszego Wszechświata przyjmując postać materii zwykłej i w tej postaci opada na czarną dziurę będącą naszym Wszechświatem. Po przekroczeniu horyzontu zdarzeń fundamentalne cząstki materii zwykłej naszego nadwszechświata ulegają kolapsowi i stają się ciemną materią naszego Wszechświata.

Ciemna materia opadająca na dysk akrecyjny zapewnia ciągłą dostawę materii do czarnej dziury i nieprzerwany jej wzrost. Dlatego każdą czarną dziurę otacza jasny dysk akrecyjny nawet wtedy gdy w sąsiedztwie czarnej dziury nie ma materii zwykłej.

Śmierć gwiazdy

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Gwiazdowa czarna dziura – czarna dziura powstająca w wyniku kolapsu grawitacyjnego masywnej gwiazdy (o masie większej niż ok. 20 M_☉).

Kiedy wewnątrz gwiazdy o masie przynajmniej 20 ~ 150 razy większej od masy Słońca zaczyna kończyć się wodór, rozpoczyna się jej agonia. W jądrze najpierw zużywany jest hel, potem kolejne, coraz cięższe pierwiastki. Kiedy gwiazda zaczyna zużywać żelazo, reakcja jądrowa wymaga już dostarczania energii z zewnątrz, nie produkuje nadwyżki energetycznej, przez co gwiazda nie jest już w stanie wytworzyć dość energii, aby przeciwdziałać zapadaniu się pod wpływem własnej grawitacji. Podczas potężnej eksplozji, nazywanej supernową, spowodowanej gwałtownym spadkiem ciśnienia między szybko zapadającym się jądrem a napuchniętym płaszczem, a także utratą stabilności mechanicznej, następuje emisja ogromnej ilości energii (równej w przybliżeniu takiej, jaką wydziela cała galaktyka w ciągu sekundy) i spora część materii gwiazdowej ucieka. W środku pozostaje żelazne jądro, które nie przestaje się zapadać i tworzy gwiazdę neutronową utrzymywaną w stabilności mechanicznej dzięki zakazowi Pauliego dla fermionów (neutronów). Jej nazwa pochodzi stąd, że przemiany spowodowane grawitacją mają miejsce już na poziomie atomowym – elektrony zbijają się z protonami w neutrony, które bardzo ciasno upakowują się obok siebie. Jeżeli masa obiektu jest dość wielka i takie reakcje nie wystarczą, to również takie ciało nie wytrzymuje własnego ciężaru i zapada się do granic możliwości, w wyniku czego powstaje czarna dziura.

Czarne dziury mogą powstawać także dzięki zapadnięciu się supermasywnych gwiazd bez towarzyszącego wybuchu supernowej. Jądra tego typu gwiazd w niektórych przypadkach (liczba ta szacowana jest na ok. 20% wszystkich potencjalnych supernowych) zapadają się tak szybko, że uniemożliwiają ucieczkę fotonów i gwiazda zmienia się bezpośrednio w czarną dziurę, "znikając" z widzialnego Wszechświata.

Materiały artykułu "Śmierć gwiazdy"    wykorzystano z Wikipedii

Wzór na promień Schwarzschilda

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Wzór na promień Schwarzschilda:

gdzie:










R_Schw - promień Schwarzschilda
G  -  stała grawitacji
M -  masa obiektu
c   -  prędkość światła

Wzór na średnią wartość gęstości obiektu o masie M ściśniętą do objętości o promieniu R_Schw. Masa obiektu jest zawarta głównie w masie ciemnej materii.

  

Dysk akrecyjny naszego Wszechświata

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

W nadwszechświecie znajduje dysk akrecyjny naszego Wszechświata.  Ciemna materia  z której uformowana jest przestrzeń naszego nadwszechświata, zanim  przekroczy horyzont zdarzeń naszego Wszechświata, w dysku akrecyjnym przyjmuje postać materii zwykłej. Posiadaj ona nieporównywalnie mniejszą gęstość od materii zwykłej naszego Wszechświata.  Poprzez ten dysk akrecyjny do naszego wszechświata przenika materia z nadwszechświata, ulega kolapsowi i staje się ciemną materią naszego wszechświata. Skutkiem tego systematycznie wzrasta masa naszego Wszechświata. Efektem tego  jest Promieniowanie reliktowe..

Menu

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Wielki Wybuch

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Teoria Wielkiego Wybuchu jest dominującym modelem kosmologicznym opisującym rozwój Wszechświata. Podczas Wielkiego Wybuchu powstał czas oraz przestrzeń. Brzmi to jak bajka, bo ta niby teoria bajką jest. 

Twórcy, zwolennicy Wielkiego Wybuchu nigdy nie wspominają w jakim środowisku Big Bang nastąpił. Najlepsze i najwygodniejsze jest stwierdzenie, że takie pytanie o środowisko nie ma sensu i konsekwentne trzymanie się tej tezy pozwala przekonać studiującego dogłębnie ten temat, że przed Wielkim Wybuchem nie było przestrzeni, nie było materii, nie było czasu, czyli była nicość. A cóż takiego jest nicość, nikt o to nie zapyta, żeby nie narazić się, być może, na śmieszność.

Hipoteza Wielkiego Wybuchu sugeruje, że miliardy lat temu, materia o skończonej masie, posiadająca nieskończenie wielką gęstość, rozpoczęła zwiększanie swoich rozmiarów od punktu w nicości do obecnych rozmiarów. To oznacza że Wszechświat był czarną dziurą, a jeżeli był, to i jest teraz.

W latach 1922 oraz 1924, w niemieckim czasopiśmie "Zeitschrift für Physic" zostały opublikowane artykuły zawierające szerokiej klasy rozwiązania kosmologiczne. Autorem artykułu był nieznany rosyjski meteorolog, matematyk i fizyk Aleksander Friedman Aleksandrowicz.

Artykuły te, początkowo niezauważone, stworzyły podwaliny kosmologi opartej na ogólnej teorii względności, zawierały bowiem wyprowadzenia równań, które znajdują się dzisiaj w każdym podręczniku kosmologii. Friedman porzucił założenia Einsteina i de Sittera że Wszechświat powinien być statyczny.

W kosmologicznych modelach Friedmana odległości pomiędzy dowolnie wybranymi punktami wynoszą początkowo zero, a następnie rośną. Oznacza to, że na początku cała materia Wszechświata znajdowała się w stanie o nieskończonej gęstości. Friedman nie zaproponował żadnej hipotezy dla tak dramatycznego pochodzenia Wszechświata.

Zgodnie z założeniami Friedmana ostateczny los Wszechświata zależy od średniej gęstości materii we Wszechświecie. Przedstawił także różne warianty ewolucji Wszechświata w zależności od wspomnianej wartości gęstości krytycznej. Nowa hipoteza nasz Wszechświat widzi jako czarną dziurę, czyli tak, jak to przedstawia hipoteza Wielkiego Wybuchu, z tym, że o tym szczególe nie wspominają zarówno zwolennicy jak przeciwnicy hipotezy Wielkiego Wybuchu. Gęstość krytyczna ma znaczenie i odnosi się do Wszechświata płaskiego, do Wszechświata o geometrii euklidesowej a przecież Wszechświat jest czarną dziurą. Jaka geometria jest realizowana w czarnej dziurze? Jakie linie tworzą geodezyjne? 

Oddziaływanie grawitacji w czarnej dziurze jest tak duże, że wszystkie linie geodezyjne wokół dowolnego  ciała są liniami zamkniętymi. Żadna z nich nie wychodzi poza pewien ograniczony fragment objętości przestrzeni zwany horyzontem zdarzeń. Czarna dziura jest obiektem, który znajduje się wewnątrz własnego horyzontu zdarzeń.


Ewentualne zapadanie się Wszechświata nie jest związane z zapadaniem się materii zwykłej, a z zapadaniem ciemnej materii. Domyślny stan dużej koncentracji ciemnej materii mówi o tym, że ona już jest w stanie maksymalnej gęstości, i że zawsze w takim stanie  była i bardziej zapaść się nie może. Materia zwykła w tym procesie /zapadania Wszechświata / nie uczestniczy, bo nie  istnieje oddziaływanie grawitacyjne pomiędzy obiektami odległymi,

Obserwacyjne wskazówki przemawiające za rozszerzaniem się Wszechświata zostały po raz pierwszy dostrzeżone przez astronomów w latach dwudziestych. W 1929 roku Edwin Hubble sformułował prawo ekspansji. Hubble odkrył, że z kilkoma zaledwie wyjątkami, wszystkie galaktyki jakie obserwował - oddalają się od nas. Hubble stwierdził że, prędkość oddalania się galaktyki od nas, jest proporcjonalna do jej odległości: jeżeli galaktyka jest oddalona dwa razy dalej, ucieka dwa razy szybciej. To spostrzeżenie prowadzi do wniosku, że istnieje taka odległość do galaktyki, przy której prędkość oddalania się galaktyki osiągnie prędkość światła.

Nowa hipoteza tym różni się od modeli Friedmana że  masa Wszechświata  nigdy nie znajdowała się w stanie o nieskończonej gęstości, tym że ciągle rosła i zawsze  była we wnętrzu horyzontu zdarzeń o tym promieniu:

gdzie:

R_Schw - promień Schwarzschilda
       G -  stała grawitacji
      M - masa obiektu
       c  -  prędkość światła
  

Kiedy oddalająca się na skutek ekspansji przestrzeni galaktyka osiągnie i przekroczy szybkość światła przestaje być widoczna. Sfera otaczająca obserwatora poza którą nie widać oddalających się obiektów to objętość Hubble i wynosi 14,47 miliardów lat świetlnych.

Stała Hubble’a opisuje tempo rozszerzania się Wszechświata w funkcji czasu. Za jednostkę przyjęto liczbę kilometrów, o jaką zwiększa się jeden megaparsek w ciągu jednej sekundy [(km/s)/Mpc].

1 pc = 3.2616 roku świetlnego

1 Mpc = 3 261 600 lat świetlnych

1 Mpc = 3,08 * 10¹⁹ km 

  
przestrzeń na odcinku 1 Mpc rozszerza się o 67,15 kilometrów w ciągu 1 sekundy.

W tym miejscu powinno rodzić się pytanie: czym jest ta rozszerzająca się przestrzeń. Intuicyjna odpowiedź brzmi: niczym. Nie może być niczym skoro rozpycha galaktyki.  Ale to pytanie

można zadać każdemu bez względu na jego relacje z hipotezą Wielkiego Wybuchu i każdy
z nich niechętnie potraktuje temat. Ciężko jest przyjąć do świadomości że ta pozornie pusta otchłań zawiera 90% masy Wszechświata.

Nowa hipoteza mówi że ta rozpychająca się przestrzeń to ciemna materia, jest szczególnym przypadkiem materii zwykłej, ma masę i wypełnia w maksymalnej koncentracji Wszechświat. Przybywa z nadwszechświata,  z czarnej dziury w którym czarną dziurą jest nasz Wszechświat.

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe
Obiekty odległe	Wielki Wybuch	Poczerwienienie grawitacyjne	Życie gwiazd

Gwiazda kwarkowa lub dziwna

Strona główna	Na początku	Odpychanie kosmiczne	Super wszechświat
Ekspansja	Ewolucja wszechświata	Promieniowanie tła	Hiper wszechświat
Czarna dziura	Ciemna materia	Promień grawitacyjny	Siły pływowe

 Pulsar 3C58  źródło: NASA/CXC/SAO

Gwiazda dziwna (gwiazda kwarkowa) – hipotetyczny typ gwiazdy zbudowanej z materii dziwnej. Istnienie takiej ultragęstej materii jest spakowane wewnątrz bardzo masywnych gwiazd neutronowych. Modele teoretyczne sugerują, że gdy materia jądrowa w gwieździe (neutrinium – materia jądrowa w równowadze ze względu na słaby rozpad ß) znajduje się pod wpływem dostatecznie dużego ciśnienia pochodzącego od grawitacji gwiazdy, zachodzi w niej proces dezintegracji nukleonów do materii kwarkowej. Gwiazda kwarkowa jest układem zawierającym plazmę kwarkową w równowadze ze względu na rozpad ß (podobnie jak rozpad neutronów w gwieździe neutronowej), w skład której wchodzą kwarki (u, d,s) i gluony. Obecność gluonów opisuje stała B (nazywana stałą worka) oraz zmiana masy kwarków (masa efektywna). W chromodynamice (QCD) kwarki zyskują w plazmie kwarkowo-gluonowej znaczne masy (mu*=md* ~ 330 MeV/c2, ms* ~ 450 MeV/c2 (masy konstytuentne)). Swobodne kwarki gdy są ekstremalnie blisko siebie (swoboda asymptotyczna) posiadają niewielkie masy ((mu*=md* ~ 7 MeV/c2, ms* ~ 150 MeV/c2 (masy bieżące)).

Stała worka ma sens gęstości energii próżni (tak jak stała kosmologiczna) w plazmie kwarkowej. Nie jest ona dobrze znana, rachunki na sieci w chromodynamice kwantowej (QCD) sugerują, że B-1/4~ 180 MeV. Mniejsza wartość B niż B-1/4~ 155 MeV oznacza, że materia dziwna może być stabilniejsza, niż materia jądrowa. Mogłyby istnieć wtedy stabilne, dowolnie małe gwiazdy kwarkowe czy stabilne krople dziwnej materii kwarkowej. Takie krople nazwano dziwadełkami i mogłyby być one składnikami materii dziwnej. Z zetknięciem z nimi normalna materia jądrowa zamieniałaby się na materię dziwną.

Stan plazmy kwarkowej jest hipotetycznym stanem materii mogącym występować jednak w ekstremalnych gęstościach i temperaturach (np. we wnętrzu gwiazd neutronowych), gdy B-1/4 > 155 MeV. Obecnie przeprowadza się eksperymentalnie badanie tej fazy (rozpraszanie ciężkich jonów). Gwiazdę kwarkową interpretować można jako ogromną cząstkę elementarną zbudowaną z około 1057 kwarków (w nukleonie np. w neutronie jest ich trzy).

Gwiazdy kwarkowe mogą być gęstsze niż gwiazdy neutronowe, ich rozmiar może być między 5-10 km (10-14 km dla gwiazdy neutronowej). Gwiazdy kwarkowe mogą być więc bardzo zwartymi obiektami stanowiącymi stan pośredni pomiędzy czarną dziurą a gwiazdą neutronową. Istnieją sugestie, że dwa obserwowane obiekty RX J185635-3754 i 3C58 mogą być gwiazdami kwarkowymi. Obserwacje wskazują, iż są to znacznie mniejsze i zimniejsze obiekty niż gwiazdy neutronowe. Obserwacje te nie są do końca potwierdzone i są przedmiotem krytyki. Istnieje także silne podejrzenie, że gwiazda kwarkowa mogła powstać w wyniku eksplozji supernowej SN 1987A.

Gwiazdy kwarkowe, w przeciwieństwie do wszystkich innych znanych ciał o tak dużej masie (w tym gwiazd neutronowych), nie rozpadłyby się, gdyby zniknęła grawitacja

3C58 jest pozostałością supernowej obserwowanej w 1181 r przez chińskich i japońskich astronomów.

Długa obserwacja prowadzona przez obserwatorium Chandra ukazuje centralnego pulsara okrążanego przez jasny torus rentgenowskiej emisji. Promienie rentgenowskiej emisji są wyrzucane w obydwu kireunkach od centrum torusa na dystans kilku lat świetlnych. W efekcie powstaje skomplikowana pajęczyna węzłów rentgenowskich promieni.

Stosunkowo chłodna powierzchnia gwiazdy wzbudziła zdziwienie u astrofizyków, ponieważ standardowa teoria stygnięcia pulsarów przewiduje o wiele większą temperaturę dla gwiazd w wieku 830 lat.

Intensywność chłodzenia pulsara jest odpowiednia dla przypadku kolizji między neutronami a innymi subatomowymi elementami w tym ultra gęstym wnętrzu, gdzie łyżeczka materii waży więcej niż trylion ton.

Zderzenia cząstek subatomowych produkują neutrina, które odprowadzają energię z gwiazdy. Szybkość chłodzenia w 3C58 wskazuje, że interaktywne zależności pomiędzy neutronami i protonami nie są zrozumiałe dla tak ekstremalnych warunków panujących w pulsarach. Taka sytuacja budzi podejrzenia że w 3C58 jest obecna jakaś egzotyczna forma materii.