Sơ lược về Lỗ Đen

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
Họ & Tên: Lê Thị Thảo Sương.
MSSV: K38.102.093
GVHD: Cao Anh Tuấn.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 1

2. Trái đất của chúng ta đang bị một hiểm họa đe dọa.
Nào các bạn hãy cùng tôi vượt qua những chướng ngại
vật để cứu Trái Đất của
chúng ta nhé!
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 2

3. Một trong những cha đẻ của
Vật lí hiện đại, nổi tiếng với
hiệu ứng quang điện, sự
tương đương năng lượng &
khối lượng, thuyết tương
đối rộng…Ông là ai?
Albert Einstein
Đây là ai?
Stephen Hawking
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 3

4. Con quái vật
tham ăn & nguy hiểm nhất vũ trụ
Lỗ đen.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 4
Con quái vật
tham ăn và nguy hiểm
nhất vũ trụ- LỖ ĐEN

5. Những vấn đề chính.
 1. Lỗ đen là gì?
 2.Lịch sử.
 3. Sự hình thành và tiến hóa.
3.1. Sự hình thành.
3.2.Sự tiến hóa.
3.2.1. Phát triển và sáp nhập.
3.2.2.Bốc hơi.
4. Các loại lỗ đen.
 5. Các tính chất và cấu trúc.
5.1. Tính chất.
5.2 Chân trời sự kiện.
5.3 Vùng kì dị.
5.4 Mặt cầu photon.
5.5 Vùng sản công.
 6.Quan sát lỗ đen.
 7. Tài liệu tham khảo.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 5

6. 1. Lỗ đen là gì?
• Lỗ đen là một vùng không thời gian mà trường
hấp dẫn ngăn cản mọi thứ bao gồm cả ánh
sáng cũng không thể thoát ra.
• Lỗ đen gọi là “đen” bởi vì nó hấp thụ mọi bức
xạ và vật chất hút qua chân trời sự kiện.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 6

7. 2.Lịch sử hình thành của Lỗ đen.
• Ý tưởng về một vật thể khối lượng lớn khiến cho ánh sáng
không thể thoát ra khỏi nó lần đầu tiên nêu bởi John
Michell trong một lá thư gửi tới Cavendish ở Hội Hoàng
gia năm 1783.
• Năm 1796, Pierre-Simon Laplace cũng nêu ra ý niệm này
trong ấn bản lần thứ nhất và thứ hai của cuốn sách về thiên văn
học của ông.
• Những "ngôi sao" tối này sau đó bị lãng quên vào thế kỷ 19,
do đa số các nhà vật lý nghĩ rằng ánh sáng không có khối
lượng và không thể bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 7

8. 3. Sự hình thành và tiến hóa.
3.1 Sự hình thành.
• Quá trình cơ bản hình thành lỗ đen là sự suy sụp
hấp dẫn của những thiên thể khối lượng lớn như
các ngôi sao già.
• Tùy vào khối lượng ban đầu của sao mà sao sẽ
tiến hóa thành:
- Sao lùn trắng: 0,1.mMT ≤ m <1,4.mMT
- Sao Nơtron: 1,4.mMT ≤ m <3,2mMT
- Lỗ đen: m≥3,2mMT
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 8

9. m ≥ 3,2.mMT
- Những sao khổng lồ, khi chết, vật chất bị lực hấp dẫn nén lại đến bán kính
nhỏ: Bán kính Schwarzschild RS.
- Tại bán kính này không một bức xạ nào có thể thoát ra được. Vật chất tiếp
tục bị nén lại tại một điểm kì dị.
2Gm
c
- Rs =
• Bán kính RS được Karl Schwarzchild tính toán năm 1916
• Để thoát khỏi lỗ đen có bán kính R < RS thì bức xạ phải có vận tốc vũ trụ
cấp II
- VII =
2
Gm
R
2
s
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 9

10. 3.2 Sự tiến hóa.
• 3.2.1 Phát triển và sáp nhập.
. -Lỗ đen có thể tăng thêm khối lượng bằng quá trình hút vật chất từ
không gian xung quanh vào => Lỗ đen siêu khối lượng
-Lỗ đen sáp nhập với các thiên thể khác như sao
hay chính lỗ đen => Lỗ đen khổng lồ.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 10

11. 3.2.2 Bốc hơi.
• Bức xạ Hawking:
- Năm 1974, Stephen Hawking đã kết hợp thuyết
tương đối rộng và lý thuyết lượng tử, kết quả
chứng minh được lỗ đen bị bốc hơi
- Theo cơ chế Hawking: ở vùng chân không nơi
chân trời sự kiện, có sự thăng gián lượng tử
sinh ra cặp Hạt – Phản hạt.
- Bình thường, Hạt – Phản hạt sẽ kết hợp lại
với nhau và mất đi.
- Nhưng nếu Phản hạt bị rơi vào chân trời sự
kiện, nó kết hợp với hạt trong lỗ đen làm lỗ
đen bị bốc hơi, hạt còn lại trở thành bức xạ
Hawking.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 11

12. 4.Các loại lỗ đen.
Lỗ đen có khối lượng trung bình (Intermediate- mass)
Lỗ đen khối lượng ngôi sao (Stellar- mass).
Lỗ đen siêu khổng lồ (Supermassive).
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 12

13. 5. Các tính chất và cấu trúc
• 5.1 Tính chất.
- Đặc trưng bởi 3 thông số: khối lượng, momen động lượng và điện tích.
Nguyên lý này đã được John Weeler tóm tắt trong câu nói “Lỗ đen không có
tóc”.
• 5.2 Chân trời sự kiện.
-Mặt cầu bao xung quanh lỗ đen có bán
kính RS gọi là chân trời sự kiện.
-Vật chất lọt vào chân trời sự kiện sẽ
không thể nào thoát ra khỏi được lỗ đen.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 13

14. 5.3 Điểm kì dị
- Điểm kì dị là nơi tập trung vật
chất của lỗ đen.
- Điểm kì dị ở lỗ đen được che
giấu bởi chân trời sự kiện.
- Nếu rơi vào trong lỗ đen tức là
đi qua chân trời sự kiện và đến
gần điểm kì dị vật thể đó sẽ
không còn thể tích ma chỉ còn
khối lượng cùng với trường hấp
dẫn.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 14

15. Chuyện gì sẽ xảy ra nếu như ta bị
rơi vào lỗ đen vũ trụ?
• Khi đến gần chân trời sự kiện, ta bắt đầu
bị kéo về phía điểm kì dị.
• Ta sẽ bị kéo dài ra trước khi bị xé thành
hàng tỉ mảnh nhỏ khác nhau.
• Ta sẽ không thể sống sót được đến điểm
kì dị.
• Sir Martin Rees – Nhà vật lý thiên văn
người Anh gọi hiện tượng này là “tạo mì
ống” (spaghettification)
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 15

16. 5.4 Mặt cầu photon.
• Mặt cầu photon là biên giới hạn hình cầu mà những photon có vận
tốc tiếp tuyến với nó sẽ bị bẫy trong một quỹ đạo tròn là đường tròn
lớn của mặt cầu.
• Bất kỳ một thiên thể nào có bán kính nhỏ hơn 1,5 RS tính theo khối
lượng của nó thì sẽ có cùng một mặt cầu photon.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 16

17. 3.5 Vùng sản công
• Vùng không
thời gian bao
quanh lỗ đen
quay mà khi vật
nằm trong vùng
này nó không thể
đứng im được
gọi là mặt cầu
sản công
(ergosphere).
• Vùng sản công
của lỗ đen quay
giới hạn bởi chân
trời sự kiện
(ngoài) và bên
trong một hình
cầu dẹt tiếp xúc
với chân trời sự
kiện tại hai cực
Biên phía ngoài
này đôi khi còn
gọi là mặt sản
công.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 17

18. 5.Quan sát.
• Như ta đã biết không gì có thể thoát khỏi được lỗ đen kể cả
ánh sáng, vậy ta có thể phát hiện được một lỗ đen khi mà ta
không thể nhìn thấy nó?
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 18

19. 5.1. Dựa vào những ngôi sao và bụi
khí xung quanh một lỗ đen.
• Sự chuyển động lắc lư của
ngôi sao hay hiện tượng đám
bụi khí bị kéo sợi trong vũ trụ
có thể báo hiệu sự tồn tại một
lực hấp dẫn rất lớn.
• Quan sát, tính toán khối lượng
các đối tượng gây nên lực hấp
dẫn, nếu nó lớn hơn 3 đến 4
lần khối lượng Mặt Trời thì nó
chính là lỗ đen.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 19

20. 5.2.Bức xạ.
• Lỗ đen được quan sát gián tiếp khi nó hút một sao đồng hành, vật chất bị
hút, tạo thành đĩa bồi tụ quay rất nhanh và rất nóng trước khi bị nó nuốt.
• Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa, làm cho các đĩa trở nên vô
cùng nóng và được thoát ra dưới dạng bức xạ phi nhiệt vùng tia X
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 20

21. 5.3. Thấu kính hấp dẫn.
• Thấu kính hấp dẫn là một hiên
tượng thiên văn xảy ra khi ánh
sáng từ một vật thể trong vũ trụ bị
lệch hướng trên đường đi dưới tác
dụng của lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn
càng lớn thì ánh sáng càng bị bẻ
cong và hiện tượng này càng được
quan sát rõ hơn. Sự tăng cường độ
sáng hay thay đổi hình dạng đột
ngột của một thiên thể ở xa cũng là
dấu hiệu cho thấy giữa nguồn sáng
và người quan sát có một lực hấp
dẫn lớn từ đó có thể giúp phát hiện
hố đen.
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 21

22. 6.Tài liệu tham khảo.
• http://www.khoahoc.com.vn/khampha/vu-tru/43133_Kham-pha-bi-an-ve-nhung-ho-den-
ky-la-nhat-vu-tru.aspx
• http://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%97_%C4%91en
• http://genk.vn/kham-pha/dieu-gi-se-xay-ra-khi-mot-ho-den-xuat-hien-gan-he-mat-troi-
cua-chung-ta-2012022201381560.chn
• http://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%97_%C4%91en_si%C3%AAu_kh%E1%
BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng
• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u
&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=
1366&bih=667
• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u
&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=
1366&bih=667#q=intermediate+mass+black+holes&tbm=isch
• https://www.google.com.vn/search?q=stellar+mass+black+hole&tbm=isch&tbo=u
&source=univ&sa=X&ei=XJ11UtGSJoqskgXduoCADw&ved=0CEUQsAQ&biw=
1366&bih=667#q=supermassive+black+holes&tbm=isch&facrc=_&imgdii=_&img
rc=rVUooFj1P4jjiM%3A%3B5FMRC6vExy6YsM%3Bhttp%253A%252F%252Fu
pload.wikimedia.org%252Fwikipedia%252Fcommons%252Fb%252Fba%252FBla
ck_hole_quasar_NASA.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fsimple.wikipedia.org%25
2Fwiki%252FSupermassive_black_hole%3B3000%3B2400
Trường Đại học Sư phạm TP.HCM 22