Čierna diera je neviditeľná entita vo vesmíre s gravitačným ťahom tak silným, že svetlo nemôže uniknúť. Čierne diery sú predtým „obyčajné“ hviezdy, ktoré vyhoreli alebo boli stlačené. Ťah je silný vďaka malému priestoru, do ktorého zaberala všetka hmota hviezdy. môžu sa líšiť veľkosťou od jedného atómu po veľkosť viac ako 4 miliónov slnečných lúčov Zeme.
Vedecký projekt o čiernej diere je skvelým spôsobom, ako sa študenti môžu oboznámiť s hypnotizujúcim a veľmi uznávaným (ak zle pochopeným) fyzikálnym javom. Ako taký je to tiež skvelý spôsob, ako sa deti naučia, ako vysvetliť veci svojim rovesníkom; koniec koncov, výučba robí.
Gravitačný ťah: Príprava
Gravitácia čiernej diery závisí od hmotnosti a vzdialenosti od objektu. Čierne diery majú silné gravitačné polia; objekty však musia byť vzdialené stovky kilometrov, aby boli ovplyvnené. Magnetický mramor predstavuje kúsok vesmírnej hmoty, ktorý bude obiehať okolo čiernej diery, ak sa dostane príliš blízko.
- Zakúpte si dva penové tabule alebo čierne vývesné štíty (11 palcov x 17 palcov je dobrá veľkosť), jeden silný valcový magnet, magnetický mramor a podnos alebo uterák.
- Na doske vyrežte štyri až šesť otvorov rovnakej veľkosti ako valcový magnet.
- Vložte magnet do jedného z otvorov a cez otvor prevlečte kúsok pásky, aby ste ho zaistili.
- Pokryte penovú dosku druhým kusom dosky tak, aby bol povrch rovnomerný.
- Umiestnite podnos alebo uterák pod dosku, aby obsahovala mramor.
Gravitačné ťahanie: experiment
Rolovať mramor cez penovú dosku. Keď sa priblíži k skrytému magnetu alebo čiernej diere, zmení sa jej dráha. Magnet predstavuje príťažlivosť gravitácie, ale všimnite si, že gravitácia je oveľa slabšia sila ako magnetická príťažlivosť a je rozoznateľná iba pri objektoch veľkosti planéty alebo väčších. Podľa toho, ako blízko sa mramor priblíži ku skrytému magnetu, si všimnete rôzne výsledky.
Experiment s čiernymi dierami: Príprava
Hviezdy neustále bojujú s účinkami fúzie, tlaku a gravitácie. Veľké množstvo hmoty umožňuje hviezde zrútiť teleso do bodu. Gravitácia nakoniec hviezdu premôže a konečný stav zrútenia hviezdy je určený pôvodnou hmotnosťou hviezdy.
Tento fyzikálny projekt na čiernych dierach skúma konečný stav hviezdy. Zhromaždite niekoľko balónov, tri, 12- až 14-palcové listy hliníkovej fólie na jeden balón, ostrý predmet a špunty do uší alebo chrániče sluchu.
Experiment s čiernymi dierami: Princípy
- Vyfukujte balóny a zviažte konce. Balóniky prikryte najmenej dvoma vrstvami alobalu. Tieto balóny predstavujú hviezdy.
- Rukami zatlačte na povrch krytých balónov. Hviezdy sa nezrútia, pretože vonkajšia sila generovaná fúziou vo vnútri hviezdy vyvažuje gravitáciu dovnútra.
- Keď skutočnej hviezde dôjde základné palivo, môže sa zrútiť. Nasaďte si ochranu sluchu a vyklopte balóniky, aby ste odstránili tlak vzduchu vo vnútri. Zaistite, aby si fólia zachovala svoj tvar. Hviezdi v jadre došlo palivo a fúzia už negeneruje dostatok tepla a tlaku, aby zabránila zrúteniu.
- Zbalte rukami balónovú hviezdu. „Gravitačný ťah“ predstavovaný vašimi rukami zrúti hviezdu a vytvorí čiernu dieru.
Zistenie čiernych dier
Ako vôbec vedci vedia, že sú tam zadné otvory, pretože sú neviditeľné? Iste, sú veľké a vykazujú silné gravitačné polia, ale sú ďaleko.
Vedci sú schopní detekovať účinky silnej gravitácie čiernej diery na susedné hviezdy a plyny. Ak hviezda obieha okolo konkrétneho miesta, môžu vedci preskúmať kinetické vlastnosti tejto hviezdy a zistiť, či by čierna diera mohla byť v strede obežnej dráhy.
Keď čierna diera a hviezda krúžia blízko seba, vytvára sa vysokoenergetické svetlo. Vedecké prístroje môžu vidieť toto vysokoenergetické svetlo.