Czarne dziury

• Jądra supernowych o masach (jądra) większych niż ok. $3\: \mathfrak{M}_{\odot}$ kończą jako czarne dziury.
• Grawitacja czarnej dziury całkowicie zakrzywia czasoprzestrzeń wokół niej. Nawet światło nie może wydostać się na zewnątrz. Czarne dziury nie mogą wysyłać żadnego promieniowania (pomijamy tu efekty kwantowe, prowadzące do tzw. parowania czarnych dziur).
• Umowny promień czarnej dziury (zwany promieniem grawitacyjnym, $R_{g}$) można uzyskać z przyrównania prędkości ucieczki do prędkości światła:
  
  $$c=\sqrt \frac{2G\mathfrak{M}}{R_{\rm g}},$$
  
  
  skąd
  

  $$R_{\rm g}= \frac{2G\mathfrak{M}}{c^2},$$ (3.13)

  
  

• Promień grawitacyjny dla Słońca wynosi 3 km (choć Słońce nigdy czarną dziurą się nie stanie!), zatem
  

  $$R_{\rm g}=3 \cdot \mathfrak{M},$$ (3.14)

  
  
  gdzie $\mathfrak{M}_{\odot}$ jest masą jądra w jednostkach masy Słońca, a $R_{\rm g}$ wyrażone jest w kilometrach.
• Czarne dziury można wykrywać obserwując ruch świecącej materii w ich pobliżu (na ogół gaz spadający na czarną dziurę tworzy świecący, płaski dysk wokół niej). Wieksza część energii tego dysku wypromieniowywana jest w zakresie rentgenowskim i gamma.

Rysunek: Ruch relatywistycznej, naładowanej cząstki w polu magnetycznym

promieniowanie synchrotronowe --

Promieniowanie elektromagnetyczne, emitowane przez naładowane cząsteczki (zwykle elektrony), poruszające się z relatywistycznymi prędkościami w polu magnetycznym. Elektrony poruszają się po spirali o zwiększajacym się promieniu, wysyłając promieniowanie w obszarze wąskiego stożka, którego oś jest równoległa do wektora prędkości chwilowej (rys. 3.4.8). Podobnie jak światło latarni morskiej, stożek ten raz na obrót przechodzi przez linię widzenia obserwatora, który obserwuje krótkotrwałe błyski. Gdy elektronów jest bardzo dużo, ich błyski zlewają się i obserwujemy ciągłe promieniowanie, którego widmo odbiega znacznie od typowego widma promieniowania doskonale czarnego (opisywanego krzywą Planck'a). Ważną cechą tego promieniowania jest jego polaryzacja. Częstotliwość emitowanego promieniowania zależy od energii elektronu i natężenia pola magnetycznego. Wypromieniowywanie energii przez ektron związane jest z jej zmniejszaniem, dlatego częstotliwość wysyłanej fali zmniejsza się, a promień spiralnego toru ulega zwiększeniu. Ciągłość promieniowania synchrotronowego w czasie wymaga istnienia źródła relatywistycznych elektronów, dostarczającego bezustannie nowych cząstek.