Презентация "Астрофизические лаборатории для исследования вселенной" (8 класс) по астрономии – проект, доклад

Астрофизические лаборатории для исследования Вселенной

М. Ревнивцев Институт Космических Исследований РАН

+

Во Вселенной существуют сверхбольшие/сверхмалые температуры, плотности, давления, магнитные поля….

-

Безконтактные методы исследования, нет влияния на постановку эксперимента

безопасно

Бесконтактые методы – не экзотика

O2 H Na Fe Cпектр Солнца Ca

Измерения масс небесных тел

расстояние + период обращения

Масса центрального тела

Сверхмассивная черная дыра в нашей Галактике: Стрелец A*

G(M+m)=a3 (2pi)2/P2 Черные дыры

Непосредственное измерение траекторий звезд

вокруг Sgr A*

Внутри размера ~солнечной системы ~3 миллиона Солнечных масс

Телескоп VLT (8м) Телескоп Keck (10м)

NGC 4268

Измерение скоростей в диске по мазерам

Проверка общей теории относительности

Эксперимент Паунда и Ребки

Тесты в Солнечной системе

Орбита Меркурия Отклонение света

расчет = 1.75 угл.секунд

Задержка прихода пульса за счет ГВ

предсказание теории

наблюдения

Гравитационные волны

R-отношение масс (орбиты) W-прецессия орбиты Pb-торможение за счет ГВ r,s – задержка сигнала времени вблизи одной НЗ y- грав.замедление времени

Лучший случай - PSR J0737-3039

Две нейтронные звезды

Можно ли обнаружить черные дыры?

Основной механизм выделения энергии – аккреция на компактный объект

Простейший пример аккреции

Здесь потенциальная энергия гравитационного поля переводится в кинетическую энергию воды

А уж перевод кинетической энергии в тепло – самое привычное дело: нагрев тормозных колодок, покрышек, дороги…

Движение вещества (нагрев)‏

Релятивистская звезда

звезда- Компаньон (5000 K)

100 млн. K!

МИР-КВАНТ (1987-2001) ГРАНАТ (1989-1999)

Такие системы открывались и на советских/российских аппаратах

ИНТЕГРАЛ (ЕКА/РКА) (2002- .... )

Действующая обсерватория, созданная с участием Российского Космического Агенства

Черные дыры и нейтронные звезды в нашей Галактике по результатам обзора обсерватории ИНТЕГРАЛ

GRS 1758-258 1E1740.7-2942

Распределение звезд

Белый карлик: плотность ~тонны/см3

Нейтронная звезда: плотность сотни миллионов тонн/см3!

Сверхвысокие плотности

Как ведет себя материя при таких плотностях?

Белые карлики – самые больщие алмазы во Вселенной

(внутренняя часть часто – углерод)

Сириус В

Форма линий -> сила тяжести (давление) на поверхности (log g ~8.556)

Положение линий -> гравитационное красное смещение (~20-80 км/сек)

Белые карлики

Плотность тонны/куб.см!

Пульсирующее излучение - “маяк”

Только нейтронные звезды могут вращаться с такой скоростью! v~0.1c на поверхности! Сила тяжести ~100 миллиардов g! (иначе –разрушение )

Нейтронные звезды (открыты 1967)

Измерение радиусов НЗ

Измерение радиусов НЗ -состояние материи при сверхядерных плотностях

Первое испытание термоядерного устройства – 1951 г

Термоядерное горение

Термоядерный взрыв на поверхности НЗ (рентгеновские барстеры)

200-300 терабомб (1012) по 10 Мтонн TNT в секунду! За взрыв сгорает около массы Луны

В Галактике известны системы в которых такие взрывы происходят каждые 3-4 часа!

Проверка теорий термоядерного горения

Состояние вещества при сверхядерных плотностях

Кварковые звезды, основное состояние материи?

Вид скоплений в разных диапазонах энергий

Темная материя

Скорости движения галактик в связанных системах дают оценку массы скопления гораздо больше видимой массы

Свидетельства о темной материи из кривых вращения галактик

Млечный Путь

Туманность Андромеды

Линза – скопление галактик A2218

Основная масса – темная материя

Столкновения отделили темную материю от обычной

Темная материя 23%

Обычная материя 4.6%

Темная энергия 72%

Скорость роста структур – измерение параметров Вселенной

Множество галактик. Обзор неба SDSS

Свидетельства существования темной энергии из подсчета скоплений галактик

Проект ФКП “Спектр-РГ”

Заключение:

1) Вселенная – бесконечный набор физических лабораторий 2) Астрофизические исследования дают нам знания о процессах, которые нельзя (пока) наблюдать на Земле 3) Знания о Вселенной рано или поздно можно будет обернуть на пользу человечеству