Oszacowanie masy supermasywnej czarnej dziury.pdf
(
1475 KB
)
Pobierz
Akademia Pedagogiczna w Krakowie
Wydział Matematyczno-Fizyczno-Techniczny
Fizyka IV rok
Piotr Stefańczyk
Oszacowaniemasy
supermasywnejczarnejdziury
wewnątrzDrogiMlecznej
The ESA/ESO Astronomical Exercise Series
„The mass of the black hole at centre of our Milky Way”
Kraków 2007
Spis tre
ś
ci
Wst
ę
p ...........................................................................................3
I.
Nasza Galaktyka....................................................................4
II. Czarne dziury i supermasywne czarne dziury w teorii ..... 12
Pierwsze hipotezy istnienia czarnych dziur ......................................................................... 12
Własności czarnych dziur..................................................................................................... 13
Czarne dziury jako ostatni etap ewolucji gwiazd................................................................. 16
Ruch materii i światła w pobliŜu czarnej dziury .................................................................. 17
III. Supermasywne czarne dziury – fakty obserwacyjne ....... 21
Odkrycie kwazara 3C 273 .................................................................................................... 21
Supermasywne czarne dziury w innych galaktykach........................................................... 23
Supermasywna czarna dziura w naszej Drodze Mlecznej ................................................... 28
IV. Problem modelowania orbity gwiazdy obiegaj
ą
cej
supermasywn
ą
czarn
ą
dziur
ę
Drogi Mlecznej na podstawie
danych otrzymanych przez teleskop ESO VLT ...................... 32
Prawa Keplera ...................................................................................................................... 32
Uogólnione prawa Keplera................................................................................................... 33
Oszacowanie masy supermasywnej czarnej dziury z wykorzystaniem arkusza
kalkulacyjnego Microsoft Excel........................................................................................... 38
V. Wnioski i wyniki ................................................................... 46
VI. Instrukcja ............................................................................ 50
Bibliografia ................................................................................ 52
2
Wst
ę
p
Kilka lat temu naukowcy dokonali zaskakującego odkrycia. Obserwując
centrum naszej Galaktyki, a dokładnie radioźródło Sgr A*, zauwaŜyli, Ŝe
gwiazdy i materia w tym miejscu poruszają się w sposób, który sugeruje
istnienie ciała o ogromnej masie. Ciało to, według obliczeń, posiada masę kilku
milionów mas Słońca. Nikt przedtem nie znał takiego ciała o tak ogromnej
masie. Taka masa mogła sugerować istnienie czarnej dziury. Problem jednak
w tym przypadku jest taki, Ŝe czarne dziury, które naukowcy wcześniej
odkrywali
miały
masy
o
wiele
mniejsze.
Dało
to
początek
nazwie
„supermasywne czarne dziury”.
W niniejszej pracy mam za zadanie oszacować masę supermasywnej
czarnej dziury w jądrze Drogi Mlecznej na podstawie ruchu gwiazdy wokół niej.
Dane wejściowe, czyli współrzędne gwiazdy obiegającej masywniejszego
towarzysza pochodzą z obserwacji obserwatorium ESO Very Large Telescope
(VLT) w Chile na przełomie lat 1992-2003. Praca ta jest otwarciem nowego
ćwiczenia dla Pracowni Astronomicznej Akademii Pedagogicznej w Krakowie
i jest oparta na ćwiczeniu ESO Astronomical Exercise „The mass of the black
hole at centre of our Milky Way”. Celem dydaktycznym pracy jest utrwalenie
wiadomości na temat praw Keplera oraz własności orbit.
3
I. Nasza Galaktyka
Astronomowie przypuszczają, Ŝe w większości jąder galaktyk, jak i, co
udowodnione, w Drodze Mlecznej, znajdują się supermasywne czarne dziury.
Dlatego zanim dojdziemy do omawiania czarnych dziur dowiedzmy się czym są
galaktyki i jakie są ich typy.
Wraz ze swoją najbliŜszą gwiazdą – Słońcem, planetami, księŜycami,
jak równieŜ z innymi gwiazdami, znajdujemy się w galaktyce, na co dzień
nazywanej
Drogą
Mleczną.
Oprócz
naszej
Galaktyki
jest
równieŜ
miliony, a moŜe nawet miliardy innych galaktyk. Wszystkie te skupiska gwiazd
(bo tym są właśnie galaktyki) układają się w gromady galaktyk.
Galaktyki moŜna rozróŜnić ze względu na ich kształt. Klasyfikację tą
zaproponował w 1926 roku znany astronom Edwin Hubble, po którym imię
otrzymał Teleskop Kosmiczny Hubble'a (HST).
Wśród
typów
moŜemy
wyróŜnić
trzy
podstawowe:
spiralne, eliptyczne, nieregularne oraz raczej rzadsze soczewkowate.
4
Rys. 1 Klasyfikacja galaktyk według Edwina Hubble’a
Źródło:
http://www.aik.magazyn.pl/art_show.php?art=gal&m=kosmos
Galaktyki spiralne moŜemy rozpoznać po charakterystycznych spiralach
wychodzących z centralnej części galaktyki, czyli z jądra. Materia jest skupiona
wokół płaszczyzny tworząc dysk o małej grubości. Dysk galaktyczny
w większości zbudowany jest z gwiazd i w mniejszej ilości z materii
międzygwiazdowej. Materia zawarta w dysku galaktycznym rotuje wokół
środka galaktyki. Ruch tej materii jest uporządkowany, poniewaŜ prędkość
liniowa rotacji jest stała. Największe zagęszczenie gwiazd i materii poza jądrem
jest w spiralach, dlatego jest to miejsce narodzin nowych gwiazd. Przykładem
galaktyki spiralnej moŜe być chociaŜby nasza Droga Mleczna lub galaktyka
M31 w Andromedzie.
5
Plik z chomika:
qazwsxedcrfv998
Inne pliki z tego folderu:
Eksperyment Jamesa Bradleya.pdf
(140 KB)
Astrometria asteroid - podręcznik studenta.pdf
(1469 KB)
Mapa Drogi Mlecznej.pdf
(642 KB)
Oszacowanie masy supermasywnej czarnej dziury.pdf
(1475 KB)
gwiazdy.pdf
(1801 KB)
Inne foldery tego chomika:
3-Atlas Project (2.0 rs)
Almanach astronomiczny 2014
astrofotografia
ASTROFOTOGRAFIA W. SKÓRZYŃSKIA (simsone)
astrofotografia, poradniki, identyfikacja gwiazd, poradniki
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin