Факультет

Студентам

Посетителям

Черные дыры

Мы перейдем сейчас к описанию истории, полной надежд и разочарований. В этой истории речь пойдет о самом удивительном явлении, о котором до открытия теории относительности не мог подумать самый неистовый фантаст.

Действительно, дырка в небе, дорога никуда, ворота в мир, откуда нет возврата, — все это звучит довольно мрачно, но правильно описывает те события, которые происходили бы около черных дыр, если такие где-либо существуют.

О звезде, которая не выпускает свой свет, писал, как мы уже говорили, в конце XVIII в. Лаплас. Он был верным последователем Ньютона и считал, что свет состоит из мельчайших корпускул. Если вспомнить, что законы падения тел не зависят от массы тела, то можно понять, почему Лаплас предположил, что формула для минимальной скорости, которую должно иметь тело, чтобы вырваться из земного притяжения (2-я космическая скорость), верна и для световых корпускул. Формула для 2-й космической скорости имеет вид

υ2 = 2γM : R

Подставляя вместо υ скорость света с, получаем соотношение между массой звезды и ее радиусом, при котором свет еще может преодолеть силу тяжести и уйти от звезды к далекому наблюдателю. Вспоминая определение гравитационного радиуса,

Rгр = 2γM : c2

мы приходим к заключению, что если радиус звезды меньше ее гравитационного радиуса, то такая звезда не может излучать свет.

Строгий вывод по всем правилам общей теории относительности дает тот же результат (даже с той же двойкой). Об этом предсказании Лапласа было забыто, и современный этап истории начался в 30-х годах, когда обнаружилось, что очень тяжелый шар не сможет устоять против собственных сил тяжести и сожмется, схлопнется до очень маленького объема, совсем как замкнутая Вселенная на этапе сжатия. Есть ли на самом деле такие исчезнувшие звезды, никто ответить тогда не мог.

Постепенно вопрос стал проясняться. Когда звезда в процессе своей эволюции остывает, то она, сжимаясь, уменьшается в объеме, так как медленные молекулы не могут сопротивляться полю тяжести звезды. Давление в звезде возрастает, и если масса звезды не очень велика — меньше или порядка солнечной, то при сжатии звезды ее плотность станет настолько большой, что атомы соприкоснутся друг с другом, и дальнейшее сжатие прекратится. Звезда кончит свое существование в виде белого карлика, холодной глыбы без каких-либо эффектных свойств. Такая судьба ожидает и наше Солнце. В процессе эволюции звезда может взорваться, образуется Новая, и весь ход событий окажется другим.

История станет интересней, если звезда имеет массу, немного большую, чем Солнце. Тогда поле тяжести может оказаться столь большим, что атомные оболочки будут раздавлены падающими частицами, электроны втиснутся в ядра, и от всей звезды останется небольшой (с нашу Землю) шар, состоящий из одних нейтронов. Так возникает пульсар, существование которого было предсказано Бааде и Цвикки в 1933 г. и Л. Ландау в 1934 г. Предсказание, как оно ни было красиво, оставляло мало надежды на реальное открытие нейтронной звезды. Как можно было говорить о наблюдении объекта столь малого и холодного? Но в природе ничего не спрячешь, нейтронная звезда окружена очень большим магнитным полем, которое фокусирует ее рентгеновское излучение. Кроме того, нейтронная звезда вращается, так что наблюдатель на Земле периодически (с периодом обычно около 1—2 с) попадает в плоскость, в которой собрано ее излучение. Пульсары не имеют прямого отношения к общей теории относительности, и мы о них говорить не будем. Однако одно свойство пульсаров полезно отметить. Период «мигания» пульсара выдерживается с необычайной точностью. Некоторые пульсары могут отсчитывать время с точностью великолепных часов. Периоды таких пульсаров измерены до девятого знака, так что во Вселенной развешаны своеобразные очень точные часы.

Если же звезда окажется тяжелее Солнца в 2—3 раза, то и нейтроны не смогут противостоять давлению падающих масс. Звезда будет продолжать сжиматься, пока ее последние части не исчезнут для внешнего наблюдателя за гравитационным радиусом.

Черные дыры как мумии угасших звезд представляют собой все же малые объекты. Даже если вещество, падающее в черные дыры, выделяет при падении энергию, вряд ли энергия эта существенна в общей эволюции Вселенной. Кажется естественным, что если такое явление, кар падение звезды в собственные недра, реализуется в природе, то оно должно реализоваться в разных масштабах.

Можно представить себе, что из-за гравитационных сил сжимается масса вещества, в миллионы, а быть может, и в миллиарды раз превышающая массу Солнца. Такая черная «бездна» будет засасывать огромные массы вещества. Вблизи от такой бездны гравитационные поля будут настолько сильны и неоднородны, что будут разрывать звезды. Силы, которые на Земле вызывают сравнительно безобидные приливы и отливы, здесь будут совершать катастрофические разрушения. Такие катастрофы вряд ли могли бы остаться незамеченными, тем не менее их никто не видел. Но во Вселенной есть таинственные объекты, природу которых мы не можем понять. Это прежде всего квазары, квазизвездные объекты, размеры которых не превышают размеров большой звезды, а энергии они выделяют столько же, сколько Галактика. Никакие разумные объяснения источника энергии квазара не проходят. Может быть, здесь поможет черная бездна?

В центре Галактики, в ее ядре, происходят бурные процессы, которые скрыты от наблюдателя темными облаками. Может быть, и в ядре Галактики существуют и генерируют энергию черные бездны?

Картина, в которой Галактика получает энергию от гибнущих в черной бездне звезд, очень драматична. Но верна ли она, сказать нельзя. В этом вопросе скептицизм, как нигде, полезен. Наверное, такое Описание событий слишком упрощает дело.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: