Номер 3, страница 207, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 12. Строение и эволюция вселенной. Параграф 112. Физическая природа Солнца и звёзд. Вопросы и задания - номер 3, страница 207.

Условие.

3. Что такое чёрные дыры?

Решение.

3. Что такое чёрные дыры?

Чёрная дыра — это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько сильное, что ничто, даже свет, не может её покинуть. Это один из самых экстремальных и загадочных объектов во Вселенной.

Как образуются чёрные дыры?
Основной механизм образования чёрных дыр звёздной массы — это гравитационный коллапс очень массивных звёзд. Когда у звезды, масса которой в десятки раз превышает массу Солнца, заканчивается ядерное топливо, внутреннее давление перестаёт противостоять силе гравитации. Ядро звезды сжимается под собственным весом, что приводит к колоссальному взрыву, известному как сверхновая. Если масса оставшегося после взрыва ядра превышает определённый предел (предел Оппенгеймера — Волкова, примерно 2–3 массы Солнца), его коллапс становится необратимым, и оно сжимается в сингулярность, образуя чёрную дыру. Существуют также сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся в центрах галактик (включая наш Млечный Путь), их происхождение до конца не изучено.

Структура и свойства чёрной дыры
Ключевыми элементами чёрной дыры являются:
Сингулярность — центральная точка, в которой, согласно общей теории относительности, вся масса чёрной дыры сосредоточена в нулевом объёме, а плотность и кривизна пространства-времени становятся бесконечными.
Горизонт событий — это невидимая граница вокруг сингулярности. Любой объект или излучение, пересёкшее эту границу, уже не может вернуться обратно. Вторая космическая скорость на горизонте событий равна скорости света. Размер этой границы определяется радиусом Шварцшильда, который для невращающейся чёрной дыры вычисляется по формуле: $R_s = \frac{2GM}{c^2}$, где $\text{G}$ — гравитационная постоянная, $\text{M}$ — масса чёрной дыры, а $\text{c}$ — скорость света.
Аккреционный диск — вращающийся диск из газа, пыли и звёздного вещества, который образуется вокруг чёрной дыры, когда она притягивает окружающую материю. Вещество в диске разогревается до миллионов градусов из-за трения и излучает мощное рентгеновское излучение, что позволяет косвенно обнаруживать чёрные дыры.

Как обнаруживают чёрные дыры?
Поскольку чёрные дыры сами по себе невидимы, их существование подтверждают по гравитационному воздействию на окружающие объекты. Например, астрономы наблюдают за движением звёзд по орбитам вокруг невидимого центра масс или регистрируют излучение от аккреционных дисков. Ещё одним мощным инструментом стало детектирование гравитационных волн, которые возникают при слиянии двух чёрных дыр.

Ответ: Чёрная дыра — это область пространства-времени с чрезвычайно сильной гравитацией, из которой не может вырваться даже свет. Она образуется в результате коллапса массивных звёзд и характеризуется наличием сингулярности (центральной точки с бесконечной плотностью) и горизонта событий (границы, за которую ничто не может вернуться).