Скористайтеся пошуком, наприклад Реферат        Грубий пошук Точний пошук
Вхід в абонемент





Наприклад, поперечник сфери горизонту подій чорної дірки, яка має масу 10 сонячних мас, становить близько 60 км. Як тільки вмираюча зірка стиснеться до поперечника 60 км, простір-час зазнає настільки сильного викривлення, що навколо зірки виникає горизонт подій. У результаті зірка зникає.

На момент, коли вмираюча зірка піде за свій горизонт подій, її розміри ще досить великі, але ніякі фізичні сили вже не можуть зупинити її подальше стиснення. І зірка в цілому продовжує стискатися, поки, нарешті, не припинить своє існування в точці, що відповідає центру чорної дірки. У цій точці нескінченний тиск, нескінченна густина й нескінченна кривизна простору-часу. Це "місце" в просторі-часі називається сингулярністю.

"Згортання" зірки відбувається дуже швидко — приблизно протягом  с. Усього мить — і колишня яскрава зірка стає зовсім чорною.

Одночасно зі швидким ослабленням яскравості вмираючої зірки "вступає в гру" й інший важливий ефект. Справа в тому, що тяжіння викликає уповільнення перебігу часу. Цей ефект називається гравітаційним червоним зміщенням, тому що світло, яке випромінюють атоми, занурені в гравітаційне поле, "зміщується" в бік більш довгих хвиль. Тому для астронома, який спостерігає збоку, зірка в стані колапсу стає одночасно і слабкою, і такою, що все більше світла випромінює в діапазоні довгих ("червоних") хвиль.

Уповільнення ходу часу, яке майже неможливо помітити в слабкому гравітаційному полі Землі, стає в процесі утворення чорної дірки чинником фундаментальної важливості. Адже на самому горизонті подій час повністю зупиняється. Пояснюючи цей факт, потрібно бути дуже обережним. Проілюструємо ситуацію. Уявімо, що ми кинули камінь в чорну дірку. Припустимо, ми випустили цей камінь з рук, знаходячись дуже далеко від чорної дірки, де простір-час майже плоский. Спостерігаючи рух каменя, ми побачимо, що з наближенням до чорної дірки він падає все швидше й швидше. Якби ньютонівська теорія була правильною, то наш камінь продовжував би збільшувати швидкість, і в момент урізання в сингулярність він рухався б практично з нескінченною швидкістю. Але в настільки сильних гравітаційних полях ньютонівська теорія не може дати правильну відповідь. Виявляється, що коли камінь наближається до горизонту подій, починається стрімке уповільнення часу. Ми, на свій подив, виявимо, що камінь починає падати все повільніше й зовсім зупиняється на горизонті подій, тому що на цьому горизонті для зовнішнього спостерігача перестає рухатися час.

Отже, ми ніколи не побачимо цієї події — як камінь перетинає горизонт подій. Однак той, хто падає разом з каменем, буде спостерігати зовсім іншу картину. Спостерігач у стані вільного падіння не зможе помітити уповільнення часу. Пояснити цю дивну ситуацію можна таким чином: все, що бачить спостерігач у стані вільного падіння, сповільнюється в тій же пропорції, включаючи навіть його пульс і темп старіння.

Годинник спостерігача, який перебуває в стані вільного падіння, відраховує час у своєму звичайному темпі. Тому спостерігач дуже швидко (за своїм годинником) проскакує горизонт подій. Однак відразу після проходження горизонту він виявляє, що не все гаразд. Подібно до того, як на горизонті подій зупинився час для зовнішнього спостерігача, усередині горизонту час міняється ролями з простором. У нас на Землі людина здатна переміщуватися в трьох просторових вимірах. Однак у часовому вимірі ми неспроможні "ходити" туди й назад. Ми невпинно йдемо у часі тільки вперед від народження до смерті — хочемо ми цього чи не хочемо. '

Усередині ж горизонту подій простір і час міняються ролями. Невдаху-космонавта. який потрапив під горизонт подій, починає невпинно затягувати в простір назустріч сингулярності.

Щоб уникнути плутанини, пов'язаної з вимірюванням часу, фізики вводять два типи часу — координатний і власний. Координатний час — час, котрий вимірює спостерігач, що знаходиться далеко від чорної дірки. Власний час — це той час, котрий визначає за своїм годинником спостерігач, перебуваючи у стані вільного падіння. Часи ці відрізняються.

Хоч у разі колапсу зірки й появи чорної дірки і втрачається величезна кількість інформації, усе-таки дещо залишається і ззовні. Наприклад, найсильніше викривлення простору-часу навколо чорної дірки вказує на те, що тут умерла зірка. З масою мертвої зірки пов'язаний поперечник фотонної сфери й горизонт подій.

Наприкінці 1960-х років астрофізики напружено працювали над проблемою: інформація про які властивості чорних дірок зберігається, а про які — втрачається в них? Результатом їхніх зусиль є знаменита теорема про те, що "у чорної дірки немає волосся". Віддалений спостерігач може визначити масу, заряд і момент кількості руху чорної дірки. Отож, виявилося, що якщо задати масу, електричний заряд і момент кількості руху, то про чорну дірку вже буде відомо все — у неї просто немає інших властивостей. Таким чином, чорні дірки — це дуже прості об'єкти, для їх опису потрібно набагато менше характеристик, ніж, скажімо, для опису зірок. Дивно, але в чорної дірки зовсім немає волосся!

Оскільки чорні дірки можна повністю описати за допомогою трьох параметрів, то повинно існувати лише кілька розв'язків рівнянь гравітаційного поля Ейнштейна, причому кожне описуватиме свій "добропорядний" тип чорних дірок.

Найпростіший тип чорної дірки - дірка, яка має лише масу, — описує розв'язок Шварцшильда. Якщо дірка має масу Й заряд — її описує розв'язок Райснера-Нордстрема. Для дірки, що має масу й момент кількості руху, розв'язок отримав Керр у 1963 році. І в 1965 році було отримано розв'язок Керра-Ньюмена, який описує заряджену дірку, що обертається.

Розв'язки рівнянь містять несподіванки. Так, повною протилежністю розв'язку Шварцшильда частина простору безпосередньо біля сингулярності Райснера-Нордстрема — це царство антигравітації. І це ще не все. Космонавт, який опустився під зовнішній горизонт подій, уже ніколи не зможе повернутися в наш Всесвіт, але може потрапити у Всесвіт майбутнього або в який-небудь інший всесвіт.

До 1974 року фізики вважали, що чорна дірка — це втілення пітьми. Горизонт подій являє собою непроникну перешкоду, яка не дозволяє довідатися, що діється всередині чорних дірок. Навіть сингулярність простору-часу прихована від зовнішнього спостерігача за горизонтом подій.

У 1974 році кембриджський учений Стівен Хокінг завдав цим уявленням відчутного удару, одержавши один чудовий результат. Хокінг прийшов до висновку, що чорна дірка випромінює! Чорній дірці будь-якого типу — обертається вона чи не обертається — можна приписати "температуру", а якщо дірка оточена областю з більш низькою температурою, то вона буде випромінювати енергію — виявляється, існує процес, що призводить до перетворення маси чорної дірки на випромінювання. Це відкриття дуже інтригує — адже якби можна було використовувати енергію чорних дірок, то людство забуло б про свої енергетичні проблеми.

Чорні дірки зливаються. Учені зробили відкриття, суть якого полягає в тому, що в одній галактиці фактично можуть співіснувати дві надмасивні чорні дірки, які, врешті-решт, обов'язково зіллються в одну. Ця подія, на думку дослідників, супроводжуватиметься такими викидами енергії, що зорі буде витіснено із центру галактики, де бушуватиме радіоактивне й гравітаційне цунамі.

Ученим давно відомо, що в галактиці NGC 6240 існують дві яскраві плями, що звуться ядрами. Оскільки пил закриває від огляду центр галактики, учені спрямували в той бік телескоп Чандра, сподіваючись з'ясувати, чи є хоч одне із цих ядер активною надмасивною чорною діркою. Яким же було їхнє здивування, коли вони зрозуміли, що обидва об'єкти є активними чорними дірками.

Ця галактика знаходиться від нас на відстані близько 400 світлових років — досить близько за космічними масштабами — й утворилася вона в результаті зіткнення двох галактик, яке почалося майже ЗО мільйонів років назад. Астрономи вважають, що злиття галактик, як правило, відбувається дуже мирно. Оскільки відстані між зірками надзвичайно великі, вони майже не "відчувають" того, що відбувається. Поки що центри галактик, що зіткнулися, зазнають лише легкої гравітаційної взаємодії. Але поступово відстань, що дорівнює у даний момент близько 3 тисяч світлових років, буде зменшуватися. І тоді галактики неодмінно почнуть взаємодіяти. Зорі, що обертаються навколо центрів, прискорять свій рух і залишать центр галактики. Коли відстань між чорними дірками зменшиться до одного світлового року, вони почнуть зливатися. Тоді газ, що обертається навколо чорних дірок, розігріється до таких температур, що почне випромінювати радіоактивні хвилі. Зрештою, поле радіоактивності знищить усі об'єкти, які знаходяться навколо ядер, що дасть можливість спостерігати за ядром. Жодна зоря не вціліє в полі впливу більш масивної чорної дірки після того, як вони зіллються.

Учені створили також комп'ютерну версію того, що відбувається в наш час у галактиці NGC362. До цього астрономам ніколи не вдавалося спостерігати подвійні чорні дірки. Це наштовхнуло їх на думку, що такого явища, як подвійна чорна дірка, взагалі не існує; що чорні дірки завжди зливаються в одну. Недавно вони одержали докази на підтвердження цього припущення: джети, які випромінюють чорні дірки в об'єкті, відомому під номером NGC362, змістилися. Це говорить про те, що


Сторінки: 1 2 3