Crna rupa je nevidljiva cjelina u svemiru s gravitacijskim povlačenjem toliko jakim da svjetlost ne može pobjeći. Crne rupe su prije "obične" zvijezde zvijezde koje su izgorjele ili su stisnute. Povlačenje je jako zbog malog prostora u koji je zauzela sva masa zvijezde. mogu varirati u veličini od jednog atoma do veličine više od 4 milijuna vlastitih sunca na Zemlji.
Znanstveni projekt crne rupe izvrstan je način da se studenti upoznaju s očaravajućim i toliko proslavljenim (ako se slabo razumije) fizičkim fenomenom. Kao takav, to je također sjajan način da djeca nauče kako objasniti stvari svojim vršnjacima; uostalom, podučavanje je činjenje.
Gravitacijsko povlačenje: Priprema
Gravitacija crne rupe ovisi o masi i udaljenosti od predmeta. Crne rupe imaju jaka gravitacijska polja; međutim, predmeti moraju biti udaljeni stotine milja da bi bili pogođeni. Magnetski mramor predstavlja komad svemirske materije koji će obići crnu rupu ako se preblizu približi.
- Kupite dva lista pjenastih ploča ili crne table s natpisima (dobra je veličina 11 inča x 17 inča), jedan snažni cilindrični magnet, magnetski mramor i pladanj ili ručnik.
- Na ploči izrežite četiri do šest rupa iste veličine kao i cilindrični magnet.
- Postavite magnet u jednu od rupa i stavite komad trake preko rupe da ga učvrstite.
- Pokrijte pjenastu ploču drugim dijelom daske tako da površina izgleda jednoliko.
- Stavite pladanj ili ručnik ispod daske da sadrži mramor.
Gravitacijsko povlačenje: eksperiment
Mramor prevrnite preko pjenaste ploče. Kad se približi skrivenom magnetu ili crnoj rupi, put će joj se promijeniti. Magnet predstavlja privlačenje gravitacije, ali imajte na umu da je gravitacija mnogo slabija sila od magnetskog povlačenja i postaje uočljiva samo kod objekata veličine planeta ili većih. Ovisno o tome koliko se mramor približava skrivenom magnetu, primijetit ćete različite ishode.
Eksperiment s crnom rupom: Priprema
Zvijezde se neprestano bore protiv učinaka fuzije, tlaka i gravitacije. Velike količine mase omogućuju zvijezdi da tijelo sruši u točku. Gravitacija će na kraju preplaviti zvijezdu, a krajnje stanje kolapsa zvijezde određeno je izvornom masom zvijezde.
Ovaj fizički projekt na crnim rupama istražuje krajnje stanje zvijezde. Skupite nekoliko balona, tri, 12 do 14 inča listova aluminijske folije po balonu, oštar predmet i čepiće za uši ili štitnike za uši.
Eksperiment s crnom rupom: Principi
- Puhajte u zrak balonima i zavežite krajeve. Pokrijte balone s najmanje dva sloja aluminijske folije. Ovi baloni predstavljaju zvijezde.
- Gurnite površinu prekrivenih balona rukama. Zvijezde se neće srušiti jer vanjska sila generirana fuzijom unutar zvijezde uravnotežuje gravitaciju prema unutra.
- Kad pravoj zvijezdi ponestane osnovnog goriva, može se srušiti. Stavite zaštitu za uši i stavite balone kako biste uklonili zračni pritisak iznutra. Osigurajte da folija zadrži oblik. Zvijezdi je u jezgri ponestalo goriva, a fuzija više ne stvara dovoljno topline i pritiska da spriječi kolaps.
- Srušite zvijezdu balon rukama. "Povlačenje gravitacijom" predstavljeno vašim rukama ruši zvijezdu i stvara crnu rupu.
Otkrivanje crnih rupa
Kako znanstvenici uopće znaju da postoje rupe u pozadini, s obzirom na to da su nevidljive? Svakako, oni su veliki i pokazuju snažna gravitacijska polja, ali su daleko.
Znanstvenici su u stanju otkriti učinke jake gravitacije crne rupe na susjedne zvijezde i plinove. Ako zvijezda kruži oko određenog lokusa, znanstvenici mogu ispitati kinetička svojstva te zvijezde kako bi utvrdili je li crna rupa možda u središtu orbite.
Kada se crna rupa i zvijezda okreću blizu jedan drugog, stvara se visokoenergijska svjetlost. Znanstveni instrumenti mogu vidjeti ovu visokoenergijsku svjetlost.