Thư viện HD Hãy cùng nhau có một thư viện thật lí thú cho HD mọi ng nhé Em chào hàng nhá! Bài thứ nhất: Hố đen và những nhận định về nó Hố đen là giả thuyết do một giảng viên của trường Đại Học Cambridge là John Michell nêu ra năm1783. Ông dựa vào tính chất là ánh sáng có vận tốc giới hạn, không đổi và là vận tốc lớn nhất trong tự nhiên. ông cho rằng hấp dẫn có thể làm chậm vận tốc ánh sáng (vì ánh sáng có tính chất hạt) nên giả thuyết có một ngôi sao đủ nặng để trường hấp dẫn của nó có thể hút mọi thứ kể cả ánh sáng. Về sau này các nhà khoa học đã phát triển thêm : các ngôi sao phát sáng được là do phản ứng hạt nhân trong lòng của nó, trong đó các nguyên tử Hidro kết hợp với nhau tạo thành Heli và giải phóng năng lượng. Chính năng lượng này làm các ngôi sao phat sáng và có tác dụng chống lại lực hấp dẫn của vật chất của chính các ngôi sao đó có xu hướng làm sao co lại. Sự ổn định này kéo dài nhiều năm tuỳ theo khối lượng của các sao. Tuy nhiên không phải tất cả mọi ngôi sao sau khi cháy hết đều co lại thàh hố đen. Theo nguyên lý loại trừ Pauli (2 hạt không thể có cùng một vị trí và vận tốc) thì khi các nguyên tử co lại thì chúng phải có vận tốc khác nhau và chuyển động ra xa nhau, làm cho sao giãn nở ra. Điều này khiến kích thước của các sao ổn định và được gọi là sao lùn trắng. Tuy nhiên vận tốc ánh sáng là có giới hạn nên vận tốc chuyển động của các hạt cũng có giới hạn. Khối lượng tới hạn Chandrasekhar (khoảng chừng 1,5 lần khối lượng mặt trời) là khối lượng mà vận tốc các nguyên tử còn có thể cân bằng được với hấp dẫn. Với những sao có khối lượng lớn hơn một chút, lực hấp dẫn của nó mạnh đến nỗi phá vỡ cả nguyên tử, các electron và proton kết hợp với nhau tạo thành neutron. Trong sao bây giờ chỉ toàn là neutron và chuyển động của các neutron theo nguyên lý loại trừ (chuyển động trong sao lùn trắng là chuyển động loại trừ giữa các electron trong nguyên tử) cân bắng với hấp dẫn. Những sao này được gọi là so neutron, mật độ khối lượng của chúng còn lớn hơn cả sao lùn trắng. Với những sao có khối lượng lớn hơn 3 lần khối lượng mặt trời thì sự co lại không chỉ dừng lại ở sao neutron mà còn co lại nữa và có thể trở thành hố đen ( chỉ là có thể vì vấn đề này rất phức tạp và chỉ được các đề cập đến một cách có cơ sở khoa học trong khoảng 40 năm trở lại đây). Hố đen hút tất cả mọi thứ vào trong nó, và biên của hố đen là đường đi của các tia sáng chớm thoát ra ngoài lỗ đen (chỉ mãi mãi ở biên chứ không thoát ra chuyển động ra vô cực được). Tâm lỗ đen gọi là các kì dị nơi mà mọi định luật vật lý đều không còn đúng nữa ngay cả thuyết tương đối rộng là cơ sở chính để phát triển lý thuyết lỗ đen. Như ta đã biết không thời gian chúng ta đang sống có 4 chiều, nhưng theo các nhà vật lý thì năng lượng cao có thể làm nở rộng ra các chiều không thời gian khác mà thường ngày chúng ta không thấy được do mức năng lượng thấp, và điều này có thể có trong thế giới vi mô và được mô tả qua các mô hình toán học mà lên đại học ta có làm quen. Trong vật lý thì năng lượng và khối lượng luôn tỉ lệ với nhau (E=mc2). Mật độ khối lượng của các kì dị lớn đến nỗi không thời gian ở đó có n chiều mà chỉ có các nhà vật lý tưởng tượng được. Lý thuyết này cũng là một mảnh đất màu mỡ cho các nhà viết truyện viễn tưởng tung hoành. Họ cho rằng nếu có 1 con tàu vũ trụ chuyển động với vận tốc đủ lớn để đạt được một mức năng lượng cao như vậy hay đi vào trong hố đen thì có thể đi ngược thời gian trở về quá khứ hay di chuyển nhanh chóng từ điểm này sang điểm khác rất xa trong không thời gian 4 chiều nhưng lại rất gần trong không thời gian nhiều chiều. Nhưng trên thực tế nếu chúng ta ở bên cạnh lỗ đen thì khi chưa kịp tưởng tượng ra viễn cảnh chu du ngược thời gian thì đã bị chênh lệch hấp dẫn giữa đầu và chân xé nát và sự biểu hiện của chúng ta chỉ còn là năng ượng trong lỗ đen, chấm hết giấc mơ. Một sự củng cố cho thuyết lỗ đen là người ta đã đo được sự dịch chuyển về đỏ của một nguồn phát sóng radio, sự dịch chuyển này là quá lớn nếu coi là do trường hấp dẫn gây ra nên có thể cho rằng sự dịch chuyển đó là do sự giãn nở của vũ trụ. Nếu quả thực như vậy thì nguồn phát đó phải ở rất xa chúng ta, mà chúng ta có thể phát hiện ra nó chứng tỏ nó phải có năng lượng cực lớn, cơ chế duy nhất theo con người được biết có thể tạo ra một năng lượng lớn như thế là sự co lại của cả trung tâm một thiên hà, như vậy là có thể hình thành lỗ đen. Nhưng cho đến giờ tất cả mọi điều đã nói ở trên về lỗ đen vẫn chỉ là lý thuyết, vẫn chưa có một quan sát thực tế nào khẳng định sự tồn tại của lỗ đen, người ta cho răng có thể quan sát được lỗ đen thông qua tác dụng hấp dẫn của chúng. Nếu một lỗ đen chuyển động đồng hành với một sao nhìn thấy thì vật chất của chúng sẽ bị hút vào lỗ đen, sự kiện này phát ra tia X và ta có thể quan sát được. Một trường hợp như thế đã được phát hiện trong hệ thống có tên là Cygnus X-1 nhưng vẫn không thể khẳng định chắc chắn được. Ngoài việc tồn tại những lỗ đen co lại do hấp dẫn người ta cho rằng có thể tạo ra được những lỗ đen khối lượng thấp bằng cách nén vật chất bắng một áp lực cực cao từ bên ngoài. Điều kiện đó có thể được tạo ra ở tâm của một quả bom khinh khí rất lớn (bắng cách lấy toàn bộ nước nặng ở toàn bộ đại dương trên trái đất để chế tạo). Ngoài ra còn có thể có những lỗ đen nguyên thuỷ có khối lượng chỉ bằng một quả núi được tạo thành do sự co lại bất thường trong những giai đoạn sớm của vũ trụ và kích thước của những lố đen nguyên thuỷ này chỉ bằng kích thước của hạt nhân nguyên tử. Vậy thì vấn đề hiện nay là có thể phát hiện được lỗ đen trực tiếp khi nó đứng một mình hay không? điều này có vẻ nghịch lý khi ta định nghĩa rằng mọi thứ đều bị lỗ đen hút vậy thì cái gì có thể đến từ lỗ đen để ta có thể quan sát chúng? Không gian vũ trụ mà chúng ta tưởng là trống rỗng thực ra lại không trống rỗng vì chúng chứa đầy các trường (trường hấp dẫn, trường điện từ... là một dạng đặc biệt của vật chất) trường có ảnh hưởng mạnh nhất trong thế giới vĩ mô chúng ta đang xét là trường hấp dẫn vì lực hấp dẫn chỉ là lực hút và có thể lấy tổng tỷ lệ thuận với khối lượng. Người ta cũng biết rằng sóng hấp dẫn được sử lí nên nó mới bay với công suất 10 ngàn Mega Oát thoát ra tia gamma phát ra không phải là nhiều. máy phát hiện tia gamma chính là khí quyển của trái đất Khi tia gamma chuyển động ra chạm vào các nguyên tố trong khí quyển nó phát sinh ra các electron và positron( phản electron) - các hạt này đâm vào các nguyên tố khác làm sản sinh các electron và positron khác kết quả hình thành các đám "mưa electron" là các chùm sáng trên bầu trời. Điều này sẽ làm cho các nhà khoa học dễ đàng phát hiện sự tồn tại cuả các lỗ đen. Nếu ai còn tiếp tục xem xét vấn đề này tìm một quyển sách có mang tên " Lược sử thời gian " bạn sẽ biết được rất nhiều điều. Nếu xét về khía cạnh khoa học vật lí với tôi thì khó quyển sách nào bằng cuốn này!
Lỗ đen là những hành tinh có vật chất dày đặc và ''''siêu nặng'''' trong vũ trụ. Một cm3 vật chất của lỗ đen có thể nặng hơn khối lượng của toàn bộ các loại ôtô trên thế giới gộp lại. Do đó, lực hấp dẫn của lỗ đen không cho phép bất cứ thứ gì, thậm chí cả ánh sáng thoát ra. Vì lý do đó, các lỗ đen không thể nhìn thấy được. Tuy nhiên giới thiên văn có thể dò ra lỗ đen bằng cách quan sát khí và bụi xoáy quay quanh miệng của chúng trước khi bị hút vào trong lỗ. Lỗ đen là những vật thể trong vũ trụ. Lực hấp dẫn của chúng lớn đến nỗi không có thứ gì, thậm chí cả ánh sáng có thể thoát ra. Điều này khiến cho con người không thể nhìn thấy chúng. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học biết được vị trí của các lỗ đen bởi họ quan sát thấy khí và bụi xoáy quay quanh miệng của chúng trước khi bị hút vào trong lỗ. Nếu một ngôi sao, có khối lượng lớn gấp 10-15 lần khối lượng mặt trời, trải qua một vụ nổ siêu tân tinh, vụ nổ này có thể để lại đằng sau một phần khá lớn của ngôi sao đã cháy hết. Không có lực hướng ra ngoài để đối kháng với lực hấp dẫn, phần sao còn lại sẽ tự sụp đổ. Cuối cùng nó sụp đổ tới điểm khối lượng bằng 0 và tỷ trọng vô hạn, tạo ra cái gọi là trung tâm của lỗ đen. Tại trung tâm của lỗ đen, đường cong của hệ không không gian - thời gian là tối đa. Về mặt lý thuyết, mọi vật thể rắn không thể tồn tại khi tới phần trung tâm của lỗ đen. Khi tỷ trọng tăng lên, đường đi của các tia sáng bị bẻ cong và cuối cùng bao quanh ngôi sao. Mọi photon bắn ra đều bị trường hấp dẫn mạnh bắt giữ. Chúng không bao giờ thoát ra khỏi đó. Do không có ánh sáng thoát ra sau khi ngôi sao đạt tới tỷ trọng vô hạn này, nó được gọi là một lỗ đen. Tuy nhiên, nếu một lỗ đen đi ngang qua một đám mây vật chất liên vì sao hoặc tới gần một vì sao bình thường khác, nó có thể hút vật chất. Khi vật chất rơi hoặc bị hút về phía lỗ đen, vật chất lấy được động năng, nóng lên và bị lực ép. Sự nóng lên này ion hoá các nguyên tử và khi các nguyên tử đó đạt tới vào triệu độ, chúng phát ra tia X. Tia X bắn vào không gian trước khi vật chất đi qua bán kính Schwarzschild (trong phạm vi bán kính này không có vật gì thoát được ra ngoài lỗ đen) và lao vào phần trung tâm của lỗ đen. Do đó, các nhà thiên văn có thể nhìn thấy tia X phát ra.
Góp vui với bé thuỷ tiên tí Hố đen luôn luôn lôi kéo quanh nó những đám khí gas và bụi. Những đám mây vật chất này xoay tròn quanh hố đen trước khi bị chôn vùi trong trung tâm của nó. Chúng nhanh chóng bị nghiền nát trong miệng của con quái vật ''''hố đen'''' rồi trở thành những quầng lửa sáng chói. Con quái vật vũ trụ này tỏ ra rất thích những buổi ''''yến tiệc'''' đầy khí gas và mây bụi như vậy. Các nhà thiên văn học tuyên bố rằng họ đã có những quan sát hết sức thú vị và chi tiết về ''''bữa ăn'''' của hố đen. Trên ''''bàn ăn'''' của hố đen trước hết là carbon monoxide. Hầu hết số carbon này đều bị thiêu cháy hoàn toàn. Các nhà khoa học đã rất cố gắng để có thể quan sát được hết ''''bữa tiệc'''' của hố đen, bởi vì khoảng cách quá xa và những ánh sáng chói loà cứ chực nhấn chìm hết những cảnh tượng đầy thú vị này. Ông Johannes Staguhn, một nhà thiên văn học thuộc NASA nói: ''''Chúng tôi đã có dược những dấu vết chứng tỏ rằng các đám mây khí gas bị lôi kéo tới trung tâm của hố đen này và sau đó trở thành món ăn ưa thích của nó''''. Ông Staguhn và các đồng nghiệp tập trung nghiên cứu những hoạt động dữ dội của hố đen này. Hố đen này được gọi là Quasar (chuẩn tinh), chúng nằm cách Trái Đất chừng 800 tỷ năm ánh sáng. Những ánh sáng mà các Quasar này phát ra rất dữ dội. Những quan sát mới này cũng là một bước để tiến tới xác đinh những nghi ngờ của các nhà khoa học bấy lâu nay về mối quan hệ giữa sự hoạt động dữ dội của các quasar và việc hình thành nên các ngôi sao. Định hướng của các nhà khoa học xuất phát từ ý tưởng: trong khi các đám mây khí gas bao bọc quanh những gì được coi là chuẩn bị cấu thành một ngôi sao, thì chúng lại bị cuốn vào trong trung tâm của các hố đen. Lực hấp dẫn rất lớn của các hố đen hút các đám mây khí gas đó mạnh đến mức tốc độ của chúng gần đạt tới tốc độ ánh sáng. Các hố đen toả ra sức nóng khủng khiếp nung chảy các đám mây đó, tạo thành các luồng bức xạ khủng khiếp trước khi các đám mây đó bị nuốt chửng. Quỹ đạo của các Quasar đó vào khoảng 4.000 năm ánh sáng, tính từ trung tâm, chúng dịch chuyển với vận tốc vào khoảng 200km/h. Các Quasar này có khoảng hơn 1 tỷ mặt trời con bên trong. Các nhà khoa học cũng đã tìm thấy các dấu hiệu cho thấy các Quasar cũng có ảnh hưởng nào đó với các thiên hà ''''láng giềng''''. Chính những ảnh hưởng này tác động không nhỏ tới sự hình thành của các ngôi sao (nguồn vnn.vn) Cuộc vui rồi cũng sớm tàn
Cảm ơn anh nhé cool_face@ Sao quark - một dạng vật chất mới Một trong hai sao quark mới quan sát được bằng kính thiên văn Chandra. Kính thiên văn vệ tinh Chandra mới quan sát được hai ngôi sao lạ đường kính vài kilomét, có khối lượng lớn gấp nhiều lần các ngôi sao khác. Theo phỏng đoán của các nhà khoa học Mỹ, chúng có thể được cấu thành từ các hạt quark - một dạng tồn tại hoàn toàn mới của vật chất trong thiên nhiên. Trái đất và mặt trời được cấu thành từ các nguyên tử. Cấu trúc của nguyên tử gồm proton mang điện dương, neutron trung tính và electron mang điện âm. Electron chạy trên các quỹ đạo xung quanh hạt nhân (gồm proton và neutron). Giữa chúng là các khoảng trống rất lớn. Như vậy, cấu trúc nguyên tử thực ra là một cấu trúc "xốp", và vật chất của trái đất là mặt trời thuộc loại "nhẹ". Tuy nhiên trong các vụ nổ sao, cấu trúc nguyên tử có thể bị phá vỡ, tạo thành các khối "vật chất nặng" từ các hạt nhỏ hơn nguyên tử. Một trong những dạng tồn tại phổ biến của vật chất nặng là sao neutron. Đến nay, những sao này (gồm các hạt neutron xếp sát nhau) là các cấu trúc vật chất dày đặc nhất trong vũ trụ. Một thìa nhỏ neutron có khối lượng khoảng 1 tỷ tấn. Trên thực tế, proton và neutron còn có thể phân chia thành các hạt hạ nguyên tử (subatomic), hay còn gọi là các hạt quark. Ở sao neutron, giữa các quark còn có khoảng trống do tương tác điện từ giữa chúng. Tuy nhiên, theo phỏng đoán của các khoa học, tại hai ngôi sao mới quan sát được thì các quark này thuộc loại quark "lạ", và chúng có thể xếp sát với nhau. Nếu đúng vậy thì đây là dạng vật chất nặng nhất mà người ta từng quan sát được.
