Номер 4, страница 396 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 16. Строение вселенной. Параграф 106. Млечный путь - наша галактика. Образцы заданий ЕГЭ - номер 4, страница 396.

Условие.

4. Какой массивный объект находится в центре Млечного Пути?

1) плотное скопление звёзд

2) плотное газопылевое облако

3) нет ничего необычного

4) массивная чёрная дыра

Решение.

Решение 2.

В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная чёрная дыра. Этот объект, известный под названием Стрелец А* (Sagittarius A*, или Sgr A*), является самым массивным одиночным объектом в Галактике. Его существование было подтверждено многолетними наблюдениями за движением звёзд в его окрестностях.

Астрономы, включая лауреатов Нобелевской премии по физике 2020 года Райнхарда Генцеля и Андреа Гез, отслеживали орбиты звёзд, таких как звезда S2. Эти звёзды вращаются вокруг невидимого центра масс с огромными скоростями по хорошо выраженным эллиптическим орбитам. Анализ этих орбит, в соответствии с законами Кеплера и общей теорией относительности, позволил с высокой точностью рассчитать массу центрального объекта. Она составляет примерно 4.3 миллиона масс Солнца ($ M \approx 4.3 \times 10^6 M_{\odot} $), при этом вся эта масса сосредоточена в объёме, не превышающем по размеру орбиту Меркурия. Единственный известный астрофизический объект, который может обладать такой массой в таком компактном пространстве, — это сверхмассивная чёрная дыра.

Проанализируем предложенные варианты:

1) плотное скопление звёзд

В центре Галактики действительно находится ядерное звёздное скопление — одно из самых плотных в Млечном Пути. Однако, звёзды в этом скоплении сами вращаются вокруг центрального объекта, а не являются им. Масса, необходимая для удержания близлежащих звёзд на их наблюдаемых орбитах, не может быть объяснена распределённой массой скопления. Следовательно, этот вариант не является правильным.

2) плотное газопылевое облако

Центральные области Млечного Пути действительно скрыты от нас в видимом диапазоне плотными облаками межзвёздного газа и пыли, что заставляет вести наблюдения в инфракрасном, радио- и рентгеновском диапазонах. Эти облака являются средой, в которой находится центральный объект, но сами по себе они не могут быть этим объектом. Их масса распределена по большому объёму и недостаточна, чтобы объяснить гравитационное влияние, оказываемое на звёзды.

3) нет ничего необычного

Этот вариант в корне неверен. Центр галактики — это экстремальная среда с высочайшей плотностью звёзд, мощными магнитными полями, интенсивным излучением и, что самое главное, наличием сверхмассивной чёрной дыры. Это одно из самых необычных и динамичных мест во Вселенной.

4) массивная чёрная дыра

Это правильный ответ. Все имеющиеся наблюдательные данные — от орбит звёзд до радиоизлучения самого объекта Sgr A* — указывают на то, что в центре Млечного Пути находится сверхмассивная чёрная дыра. Окончательным визуальным подтверждением стало получение изображения тени этой чёрной дыры коллаборацией «Телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope) в 2022 году.

Ответ: 4) массивная чёрная дыра.