Thien van hoc Lo den

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<b>Chào mừng thầy và các bạn đến với </b>

<b>buổi thuyết trình ngày hơm nay</b>



<b>_{Lương Sơn Đỉnh}</b>



<b>_{Hồng Phước Muội}</b>



<b>_{Võ Xuân Đào}</b>



<b>_{Võ Đức Bổng}</b>



<b>_{Hà Trung Đức}</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>Trường đại học sư phạm </b>

<b>TP. Hồ Chí Minh</b>

<b>Khoa vật lý</b>

<i>Nhóm VI</i>

<b>Lỗ Đen</b>

<b>Đề tài:</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

Lịch sử nghiên cứu

Lỗ đen là gì?

Cấu tạo của lỗ đen

Quá trình hình thành

Quan sát lỗ đen

Mô tả toán học

Các khám phá mới

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<b>Lịch sử nghiên cứu</b>

Năm 1783, nhà khoa học người

Anh John Michel đã đưa ra
khái niệm một vật thể nặng đến
độ ngay cả ánh sáng cũng
khơng thể thốt khỏi vật đó.

Năm 1796, nhà tốn học

người Pháp Piere-Simon

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

Năm 1915, Einstein đưa ra một
lý thuyết hấp dẫn gọi là lý thuyết
tương đối rộng.

<i>Dựa vào lý thuyết trên, Karl </i>

Schwarzschild đã đưa ra nghiệm
cho trường hấp dẫn của một khối

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

Những năm 1920, Subrahmanyan

Chandrasekhar đã đưa ra tính tốn cho
thấy rằng một vật thể khơng quay có
khối lượng lớn hơn một giá trị nhất
định mà ngày nay được biết là giới
hạn Chandrasekhar.

=>

Sự suy sập
dưới lực hấp dẫn của chính nó và

khơng có gì có thể cản trở q trình đó
diễn ra.

Năm 1939, Robert Oppenheimer và H. Snyder

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<i>Những năm sau đó, Stephen </i>

Hawking và Roger Penrose đã chứng
minh rằng các lỗ đen là các nghiệm
tổng quát của lý thuyết hấp dẫn của

Einstein, và sự suy sập để tạo nên lỗ
đen, trong một số trường hợp, là

không thể tránh được.

<i>_{Ngay sau đó,}</i>_{nhà vật lý}

John Wheeler đã sử dụng từ

"lỗ đen" để chỉ các vật thể
sau khi bị suy sập đến mật
độ vô hạn.

_{Tên gọi}_{lỗ đen}_{này được ghi}
nhận đầu tiên năm 1964 trong
ghi chép của Anne Ewing gửi

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

_{Lỗ đen}<i>_{(black holes)}</i>_{hay hố đen là}

một vùng trong khơng gian có trường
hấp dẫn lớn đến mức lực hấp dẫn của
nó khơng để cho bất cứ một dạng vật
chất nào, kể cả ánh sáng thoát ra khỏi
mặt biên <i>(chân trời sự kiện) </i>của nó,
trừ khả năng thất thốt vật chất khỏi
lỗ đen nhờ hiệu ứng đường hầm

lượng tử.

<b>Lỗ đen là gì?</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>Cấu </b>

<b>tạo </b>

<b>của </b>

<b>lỗ </b>

<b>đen</b>

Chân trời

sự kiện

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>Chân </b>

<b>trời sự </b>

<b>kiện</b>

Sự giãn nỡ
thời gian
diễn ra rất

nhanh

Sự giãn nỡ
thời gian
diễn ra rất

nhanh

Hình dạng
(bốn chiều)

là hình cầu

Hình dạng
(bốn chiều)

là hình cầu

Vận tốc
thốt bằng
vận tốc ánh

sáng

Vận tốc
thoát bằng
vận tốc ánh

sáng

Là một bề
mặt ảo
xung quanh

lỗ đen

Là một bề
mặt ảo
xung quanh

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>Điểm </b>

<b>kỳ dị</b>

<b>Điểm </b>

<b>kỳ dị</b>

<b>Là điểm </b>
<b>nằm tại </b>
<b>tâm, bên </b>

<b>trong </b>
<b>chân trời </b>

<b>sự kiên.</b>

<b>Độ cong </b>
<b>của không </b>

<b>thời gian </b>
<b>và lực hấp </b>
<b>dẫn mạnh </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

_{Ở khoảng}

cách đủ xa, các
hạt có thể di
chuyển tự do
theo mọi hướng.

<b>Đi vào lỗ đen</b>

_{Gần giới hạn chân}

trời sự kiện,
không-thời gian bị uốn

cong, các hạt có xu
hướng chuyển động
về phía lỗ đen.

_{Phía trong chân trời}

sự kiện, các hạt đều
chuyển động vào tâm
lỗ đen, không thể

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>

<i><b>en</b></i>

<b>_{Lỗ đen}</b>

<b>quay</b>

_{Vùng không gian xung quanh}
chân trời sự kiện được gọi là
hình cầu sản cơng (<i>Ergosphere</i>)
và có dạng một hình e-líp.

_{Các vật thể trượt trên hình}

cầu sản cơng vài lần có thể bị

văng ra ngồi với vận tốc rất
lớn và giải thốt năng lượng

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<b>Entropy và bức xạ Hawking</b>

_{Năm 1971}_,_{Stephen Hawking}_chứng

minh rằng diện tích của chân trời sự kiện
của bất kỳ lỗ đen cổ điển đều khơng bao
giờ giảm.

oVai trị của diện tích của chân trời sự
kiện tương ứng với entropy.

oNgười ta thấy rằng entropy của lỗ đen
bằng một phần tư diện tích của chân trời
sự kiện.

_1974,_Hawking_{áp dụng lý thuyết trường}

lượng tử cho không-thời gian cong xung quanh
chân trời sự kiện của lỗ đen và phát hiện ra

rằng các lỗ đen có thể phát xạ nhiệt - bức xạ mà
hố đen phát ra được gọi là bức xạ Hawking.

_{Bức xạ Hawking}_{xuất phát}

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<i>_{Theo lý thuyết tương đối rộng,}</i>_{sự hình thành lỗ}

đen trải qua quá trình suy sụp hấp dẫn.

_{Người ta tiên đoán khi thỏa:}

M

_sao

 3M

_

=> Có khả năng lỗ đen được hình thành.

M

_sao

 8M

_

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<b>Quan sát lỗ đen</b>

Chúng ta không thể quan sát
lỗ đen trực tiếp bằng ánh sáng
phát xạ và phản xạ vật chất.

Có thể quan sát lỗ đen gián tiếp
thơng qua:

oThấu kính hấp dẫn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

Ngày nay, có khá nhiều những bằng chứng thiên văn gián tiếp về hai
loại hố đen:

•_{Các lỗ đen khối lượng ngơi sao có khối lượng cỡ bằng các ngơi sao}

bình thường (4 - 15 lần khối lượng Mặt Trời).

•_Các_{lỗ đen siêu khối lượng}_{có khối lượng bằng một thiên hà.}

_{Từ các quan sát vào những năm 1980 về chuyển động}

của các ngôi sao xung quanh tâm của thiên hà, người ta
tin rằng có những lỗ đen siêu khối lượng có mặt ở tâm
của phần lớn các thiên hà, ngay cả Ngân Hà của chúng
ta. Tinh vân Sagittarius A được coi là bằng chứng quan
tin cậy nhất về sự tồn tại của một lỗ đen siêu khối lượng
tại tâm của dải Ngân Hà.

_{Bức tranh hiện nay là tất cả các thiên hà đều có thể có}

một lỗ đen siêu khối lượng ở tại tâm, và lỗ đen này nuốt
khí và bụi ở vùng giữa thiên hà tạo nên lượng bức xạ

khổng lồ. Điều thú vị là khơng có bằng chứng nào về sự
có mặt của các lỗ đen khối lượng lớn ở tâm các đám sao
hình cầu

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

Mơ tả tốn học

Trong đó:

<i><b>là góc khối chuẩn.</b></i>

Karl Schwarzschild đã tìm ra nghiệm từ các phương trình

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<i>Bán kính</i> <i>Schwarzschild </i>được xác định bởi:

<i>Trong đó:</i>

G: là hằng số hấp dẫn

m: là khối lượng của vật thể

c: là vận tốc ánh sáng

_{Đối với một vật thể có khối lượng bằng Trái Đất, bán}

kính Schwarzschild của nó bằng 9 mm.
Mật độ trung bình bên trong bán kính

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

Khám phá mới về lỗ đen



_{Năm 2004, người ta phát hiện ra được một}

đám các lỗ đen, mở rộng tầm hiểu biết của

chúng ta về phân bố các lỗ đen trong vũ trụ.

_{Tháng 7 năm 2004, các nhà}

thiên văn tìm thấy một lỗ đen
khổng lồ Q0906+6930, tại tâm
của một thiên hà xa xơi trong
chịm sao Đại Hùng

_{Tháng 11 năm 2004, một nhóm các nhà thiên văn cơng}

bố khám phá đầu tiên về lỗ đen khối lượng trung bình

trong thiên hà của chúng ta, quay xung quanh Sagittarius
A ở khoảng cách 3 năm ánh sáng.

_{Hố đen trung bình này có}

khối lượng 1.300 lần khối

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<i><b>Lỗ</b><b> đ</b></i>
<i><b>en</b></i>

<b>Cảm</b>

<b> ơn</b>

<b> thầ</b>

<b>y và</b>

<b> các</b>

<b> bạn</b>

<b>đã c</b>

<b>hú ý</b>

<b>_lắn</b>

</div>

<!--links-->