Черные Дыры..
DELETED
Акула пера
10/28/2005, 1:03:38 AM
Что с вами будет, если вы упадёте в чёрную дыру?
Предположим, что обладая соответствующим космическим кораблём, а также склонностью к суициду, я решаю сброситься в чёрную дыру и подлетаю к незаряженной, невращающейся ("Шварцшильдовской") чёрной дыре. В такой чёрной дыре, а также в чёрных дырах других разновидностей, пока я в неё не упаду, в пределах горизонта событий будет ничего не видно. А вокруг горизонта не будет ничего особенного; будучи там, я не скажу, что это очень странное место, единственное, что будет необычным - это оптические искажения неба вокруг меня, происходящие из-за искривления световых лучей. Но как только я пересеку горизонт, я буду обречён. Никакое препятствие не сможет остановить меня, так как ни одно препятствие не может остановить приход понедельника после воскресенья. Я с неизбежностью окажусь в сингулярности, но перед этим на меня навалятся огромные приливные силы - силы, возникающие из-за кривизны пространства-времени - которые будут сдавливать меня и мой корабль в одном направлении и растягивать в другом, пока я не стану похож на макаронину. О том, что будет происходить в самой сингулярности, современная физика ничего сказать не может, но меня это беспокоить не будет, так как я буду мёртв.
Для обычных чёрных дыр массой в несколько масс Солнца, огромные приливные силы возникают и вне горизонта событий, так что скорее всего я не смогу не растянутым и живым даже долететь до него. Например, для чёрной дыры в восемь масс Солнца, приливные силы становятся губительными уже на расстоянии в 400 км, а радиус Шварцшильда такой дыры составляет всего 24 км. Однако, приливные натяжения пропорциональны , поэтому смертельный радиус увеличивается пропорционально кубическому корню из массы, а радиус Шварцшильда пропорционален самой массе. Поэтому для чёрных дыр массой около 1000 масс Солнца я, вероятно, смогу пролететь горизонт, оставаясь в живых, а для чёрных дыр ещё большей массы, я могу даже не заметить никаких приливных сил и пролететь горизонт, не зная, что я уже обречён.
А разве падение на чёрную дыру не занимает весность? И разве сама чёрная дыра может образоваться за не бесконечное время?
Во всех разумных смыслах - нет. Время, которое пройдёт до пролёта горизонта и даже до попадания в сингулярность с моей точки зрения, так называемое "собственное время", рассчитанное по моей мировой линии при помощи метрики Шварцшильда, конечно. То же самое относится и к самой коллапсирующей звезде; если я каким-то образом умудрюсь стоять на поверхности звезды во время её схлопывания в чёрную дыру, я зафиксирую гибель звезды за конечное время.
На мировой линии, описывающей моё падение в чёрную дыру, обнаруживается, что шварцшильдовская координата, обозначаемая t, обращается в бесконечность в точке перехода через горизонт. Однако, это t не означает ни чьё собственное время, это просто некая координата, обозначаемая t. Более того, внутри горизонта событий, t представляет собой направление в пространстве, а вместо будущего имеется уменьшение r. Лишь вне чёрной дыры t хотя бы показывает в сторону увеличения времени. Во всяком случае, это не означает, что я буду падать вечно, поскольку фактическое затраченное собственное время конечно.
На больших расстояниях t действительно примерно соответствует собственному времени кого-то, кто находится в покое относительно чёрной дыры. Но не существует никакого однозначного способа назвать t при маленьких значениях r "собственным временем далёкого наблюдателя", поскольку в Общей относительности не существует не зависящего от выбора координат способа определить, что два далёких друг от друга события "одновременны". Собственное время каждого наблюдателя определяется только локально.
Более осмысленно с физической точки зрения говорить о вечности какого-либо падения в дыру при рассмотрении пути световых лучей. Горизонт событий, выражаясь на языке Относительности, представляет собой так называемую "светоподобную поверхность"; световые лучи способны сколь угодно долго оставаться на ней. Для идеальной шварцшильдовской чёрной дыры (а я в этой части говорю только о таких), горизонт событий длится вечно, поэтому свет может, не вырываясь, оставаться там. (Если Вам интересно, как это согласуется с тем, что свет обязан двигаться со постоянной скоростью c, я отвечу: так горизонт и движется со скоростью c! Относительные скорости в ОТО тоже можно определить однозначно только локально, а если Вы находитесь у горизонта, то Вы с неизбежностью через него падаете; горизонт налетает на Вас со скоростью света). Свет, испущенный у самого горизонта (снаружи) и направленный точно в сторону от чёрной дыры не улетит далеко, пока t не достигнет большой величины. Для кого-то, кто находится очень далеко от чёрной дыры и практически неподвижен относительно неё, координата t хорошо соответствует его собственному времени.
Таким образом, если Вы, находясь на безопасном расстоянии, попытаетесь стать свидетелем моего падения в дыру, Вы увидите, что я падаю всё медленнее и медленнее по мере того, как свет приходит со всё большей задержкой. Вы никогда не увидите своими глазами, как я пролетаю через горизонт. Мои часы, для Вас, будут тикать всё медленнее и медленнее, но никогда не покажут того времени, в которое я зафиксировал, как время пролёта через горизонт. Обратите внимание, что это кажущееся явление, оптический эффект, обусловленный путём, которым движется свет.
То же самое врено для самой умирающей звезды. Если Вы будете смотреть за коллапсом звезды, Вы увидите, что она сжимается всё медленней и медленней и никогда не увидите, как её радиус станет в точности шварцшильдовским.
Таким образом, в воображении сразу возникает картина чёрной дыры в виде странного замедленного кино, "замёрзшей звезды" с застывшими над ней обломками и космонавтами из мысленных экспериментов, постепенно сползающими вглубь. Однако, эта картинка не совсем верна. Дело в том, что по мере того, как предметы приближаются к горизонту, они становятся ещё и тусклее. Свет, исходящий от них, претерпевает красное смещение и тускнеет, а если ещё вспомнить, что свет состоит из дискретных фотонов, то окажется, что время полёта последнего фотона на самом деле конечно и не так уж велико. Таким образом, падающие предметы будут чернеть по мере приближения, в том числе будет чернеть и сама умирающая звезда, поэтому термир "чёрная дыра" вполне оправдан.
Например, рассмотрим чёрную дыру массой в восемь солнечных масс, которую я упомянул выше. Если начать отсчёт времени с момента, когда объект имеет размер в полтора раза больше сферы Шварцшильда, то можно посчитать, что свет будет тускнеть экспоненциально с характерным времением в 0,2 миллисекунды, а последний фотон прилетит ещё на одну сотую долю секнды позже. Эти временные масштабы пропорциональны массе чёрной дыры. Если я спрыгну в чёрную дыру, то долго меня видно не будет.
Кроме того, если я спрыгну, я не врежусь в поверхность "замёрзшей звезды". Она пересечёт горизонт событий в другой точке пространства времени, чем та, где/когда это сделаю я.
Иногда подчёркивают, что на самом деле я пересеку горизонт событий немного раньше, чем следует из простых вычислений. Причина этому состоит в том, что я добавляю массу к чёрной дыре и потому расширяю горизонт событий по направлению ко мне при конечном значении шварцшиильдовской координаты t. Но это замечание не меняет дела с точки зрения вопроса о том, увидит ли внешний наблюдатель, как я пересекаю горизонт, поскольку горизонт событий остаётся светоподобен; свет, испущенный внутри горизонта или на нём самом, никогда не выберется наружу, а свет испущенный снаружи возле горизонта будет лететь до наблюдателя очень долго, если считать, например, от момента, когда наблюдатель засёк, как я пролетел отметку в полтора шварцшильдовского радиуса от центра дыры.
Всё сказанное не означает, что чёрную дыру нельзя использовать для фокусов, подобных парадоксу близнецов, часто упоминаемому в этом ЧаВо. Предположим, что я не упал в чёрную дыру, а вместо этого остановился и каким-то образом, сжигая огромные количества ракетного топлива и выдерживая кошмарную возникшую перегрузку, завис над ней при постоянном значении r неподалёку от горизонта (снаружи). Если после этого я вернусь домой, я постарею меньше, чем Вы. В данном случае Общая относительность вполне позволяет сделать определённое утверждение о соотношении наших собственных времён, поскольку есть возможность сопоставлять их локально, в начале и в конце путешествия.
Сможете ли вы увидеть конец света?
Если внешний наблюдатель видит как я постепенно замедляюсь, падая на чёрную дыру, может показаться логичным предположить, что я сам буду видеть наоборот, как окружающая Вселенная ускоряется - и таким образом я смогу увидеть конец света в грандиозной вспышке, которая для меня произойдёт в тот момент, когда я пересеку горизонт. Однако, это неверно. То, что видит внешний наблюдатель определяется тем, что происходит со светом после того, как его испустил я. А то, что вижу я определяется тем, что происходит со светом до того, как он достиг меня. Способа же, которым свет от будущих событий мог бы меня достичь, не существует. Более менее отдалённые будущие события никогда не приведут на "световой конус моего прошлого", поверхность, образуемую световыми лучами, которые достигают меня в заданное время.
Всё сказанное относится, однако, к незаряженной и невращающейся чёрной дыре. Для заряженных или вращающихся дыр ситуация меняется. Идеальны решения для таких чёрных дыр содержат "времениподобные чревоточины", которые являются проходами в некоторым образом отделённые области, фактически, в другие вселенные. Вместо попадания в сингулярность, я могу попасть в другую вселенную. У входа в чревоточину, которая представляет собой ещё один горизонт событий, возникает эффект бесконечного ускорения. Если я упаду в чревоточину, я увижу всю историю старой вселенной до самого конца. Хуже того, по мере того как изображение будет ускоряться, свет будет претерпевать фиолетовое смещение, его энергия станет расти, то есть, когда я войду в чревоточину, произойдёт "бесконечное фиолетовое смещение" которое поджарит меня сильнейшим облучением. Есть основания полагать, что "бесконечное фиолетовое смещение" может повредить и саму чревоточину, превратив её в сингулярность не менее опасную, чем ту, которую я хотел избежать. В любом случае это ставит под вопрос практическую возможность путешествия по червоточинам.
Как насчёт излучения Хокинга? Не испарится ли чёрная дыра до того, как вы в неё попадёте?
Предупреждение: по поводу испаряющихся чёрных дыр ещё многое неясно. Нижеследующее во многом основано на работе Уальда по ОТО, но что произойдёт на самом деле, особенно, когда чёрная дыра станет совсем маленькой - непонятно. Посему принимайте прочитанное с осторожностью.
Короткий ответ: нет, не испарится. Но требуются уточнения.
На основании термодинамических доводов, Стивен Хокинг пришёл к выводу, что чёрная дыра должна иметь ненулевую температуру, а посему - должна светить как абсолютно чёрное тело. Он вывел квантовомеханический процесс, который за это отвечает. Достаточно сказать, что чёрная дыра должна очень и очень медленно терять свою массу через излучение, со скоростью, которая тем больше, чем чёрная дыра меньше и, в конце концов исчезать со вспышкой излучения. С точки зрения внешнего наблюдателя это должно произойти за конечное время.
Но только что я сказал, что внешний наблюдатель никогда не увидит, как объект пересекает горизонт! Не получится ли из этого, что если я спрыгну, то вы увидите, как чёрная дыра испарится подо мной, оставив меня целым и невредимым, только лишь забросив в далёкое будущее?
Не получится, по причине того, что то, что в обсуждении выше, мы не учитывали, что чёрная дыра сужается до нуля из-за испарения. Вспамните, что кажущееся замедление моего падения происходит из-за того, каким путём летит свет, испущенный наружу возле горизонта. Если же испарение чёрной дыры имеет место, то задержка вылетания света, вызванная близостью к горизонту, не может превышать длительность существования самого горизонта!
Рассмотрим, что вы видите, когда наблюдаете моё падение снаружи.
Если чёрная дыра бессмертна, то события, случающиеся перед моментом пересечения горизонта (по моим часам), для вас отстоят по времени всё дальше друг от друга (предположим, что вы каким-то образом не ограничены дискретностью фотонов и красным смещением).
Если же чёрная дыра смертна, то вместо этого вы увидите эти события всё ближе и ближе по мере приближения к моменту испарения чёрной дыры. Экстраполируя, получим, что ваше расчётное время моего пересечения горизонта в точности совпадёт с моментом исчезновения чёрной дыры! (Конечно, даже если бы вы могли меня увидеть, моё изображение потонуло бы в излучении испаряющейся чёрной дыры.) Сам я, конечно же, этого катаклизма уже не застал бы; я бы уже давно был за горизонтом, оставив после себя только свет. Иными словами, возвращаясь ко мне, моя ужасная участь никак не изменилась бы из-за испарения чёрной дыры.
По причинам, в которые здесь нет смысла вдаваться, некоторые физики считают, что чёрная дыра не может исчезнуть совсем и что должна сохраниться остаточная дыра. Сегодняшняя физика не может ни подтвердить, ни опровергнуть эту точку зрения, точно так же, как она не может решить, что происходит в сингулярности. Если кто-нибудь когда-нибудь получит теорию квантовой гравитации, возможно он тогда и ответит на этот вопрос.
Откуда взята эта информация?
Численные значения для гибельных радиусов, потускнения и времён вылета последнего фотона взяты из книги Уилера, Мизнера и Торна "Гравитация", части 32 и 33 (по-моему, это лучшие места в книге!).
Сведения об испарении и червоточинах взяты из книги Роберта Уальда "Общая относительность".
Из книги Стивена Вайнберга "Гравитация и космология" взяты исторические даты, а также некоторые свойства сферы Шварцшильда из части 8 и гравитационного коллапса в части 11.
Предположим, что обладая соответствующим космическим кораблём, а также склонностью к суициду, я решаю сброситься в чёрную дыру и подлетаю к незаряженной, невращающейся ("Шварцшильдовской") чёрной дыре. В такой чёрной дыре, а также в чёрных дырах других разновидностей, пока я в неё не упаду, в пределах горизонта событий будет ничего не видно. А вокруг горизонта не будет ничего особенного; будучи там, я не скажу, что это очень странное место, единственное, что будет необычным - это оптические искажения неба вокруг меня, происходящие из-за искривления световых лучей. Но как только я пересеку горизонт, я буду обречён. Никакое препятствие не сможет остановить меня, так как ни одно препятствие не может остановить приход понедельника после воскресенья. Я с неизбежностью окажусь в сингулярности, но перед этим на меня навалятся огромные приливные силы - силы, возникающие из-за кривизны пространства-времени - которые будут сдавливать меня и мой корабль в одном направлении и растягивать в другом, пока я не стану похож на макаронину. О том, что будет происходить в самой сингулярности, современная физика ничего сказать не может, но меня это беспокоить не будет, так как я буду мёртв.
Для обычных чёрных дыр массой в несколько масс Солнца, огромные приливные силы возникают и вне горизонта событий, так что скорее всего я не смогу не растянутым и живым даже долететь до него. Например, для чёрной дыры в восемь масс Солнца, приливные силы становятся губительными уже на расстоянии в 400 км, а радиус Шварцшильда такой дыры составляет всего 24 км. Однако, приливные натяжения пропорциональны , поэтому смертельный радиус увеличивается пропорционально кубическому корню из массы, а радиус Шварцшильда пропорционален самой массе. Поэтому для чёрных дыр массой около 1000 масс Солнца я, вероятно, смогу пролететь горизонт, оставаясь в живых, а для чёрных дыр ещё большей массы, я могу даже не заметить никаких приливных сил и пролететь горизонт, не зная, что я уже обречён.
А разве падение на чёрную дыру не занимает весность? И разве сама чёрная дыра может образоваться за не бесконечное время?
Во всех разумных смыслах - нет. Время, которое пройдёт до пролёта горизонта и даже до попадания в сингулярность с моей точки зрения, так называемое "собственное время", рассчитанное по моей мировой линии при помощи метрики Шварцшильда, конечно. То же самое относится и к самой коллапсирующей звезде; если я каким-то образом умудрюсь стоять на поверхности звезды во время её схлопывания в чёрную дыру, я зафиксирую гибель звезды за конечное время.
На мировой линии, описывающей моё падение в чёрную дыру, обнаруживается, что шварцшильдовская координата, обозначаемая t, обращается в бесконечность в точке перехода через горизонт. Однако, это t не означает ни чьё собственное время, это просто некая координата, обозначаемая t. Более того, внутри горизонта событий, t представляет собой направление в пространстве, а вместо будущего имеется уменьшение r. Лишь вне чёрной дыры t хотя бы показывает в сторону увеличения времени. Во всяком случае, это не означает, что я буду падать вечно, поскольку фактическое затраченное собственное время конечно.
На больших расстояниях t действительно примерно соответствует собственному времени кого-то, кто находится в покое относительно чёрной дыры. Но не существует никакого однозначного способа назвать t при маленьких значениях r "собственным временем далёкого наблюдателя", поскольку в Общей относительности не существует не зависящего от выбора координат способа определить, что два далёких друг от друга события "одновременны". Собственное время каждого наблюдателя определяется только локально.
Более осмысленно с физической точки зрения говорить о вечности какого-либо падения в дыру при рассмотрении пути световых лучей. Горизонт событий, выражаясь на языке Относительности, представляет собой так называемую "светоподобную поверхность"; световые лучи способны сколь угодно долго оставаться на ней. Для идеальной шварцшильдовской чёрной дыры (а я в этой части говорю только о таких), горизонт событий длится вечно, поэтому свет может, не вырываясь, оставаться там. (Если Вам интересно, как это согласуется с тем, что свет обязан двигаться со постоянной скоростью c, я отвечу: так горизонт и движется со скоростью c! Относительные скорости в ОТО тоже можно определить однозначно только локально, а если Вы находитесь у горизонта, то Вы с неизбежностью через него падаете; горизонт налетает на Вас со скоростью света). Свет, испущенный у самого горизонта (снаружи) и направленный точно в сторону от чёрной дыры не улетит далеко, пока t не достигнет большой величины. Для кого-то, кто находится очень далеко от чёрной дыры и практически неподвижен относительно неё, координата t хорошо соответствует его собственному времени.
Таким образом, если Вы, находясь на безопасном расстоянии, попытаетесь стать свидетелем моего падения в дыру, Вы увидите, что я падаю всё медленнее и медленнее по мере того, как свет приходит со всё большей задержкой. Вы никогда не увидите своими глазами, как я пролетаю через горизонт. Мои часы, для Вас, будут тикать всё медленнее и медленнее, но никогда не покажут того времени, в которое я зафиксировал, как время пролёта через горизонт. Обратите внимание, что это кажущееся явление, оптический эффект, обусловленный путём, которым движется свет.
То же самое врено для самой умирающей звезды. Если Вы будете смотреть за коллапсом звезды, Вы увидите, что она сжимается всё медленней и медленней и никогда не увидите, как её радиус станет в точности шварцшильдовским.
Таким образом, в воображении сразу возникает картина чёрной дыры в виде странного замедленного кино, "замёрзшей звезды" с застывшими над ней обломками и космонавтами из мысленных экспериментов, постепенно сползающими вглубь. Однако, эта картинка не совсем верна. Дело в том, что по мере того, как предметы приближаются к горизонту, они становятся ещё и тусклее. Свет, исходящий от них, претерпевает красное смещение и тускнеет, а если ещё вспомнить, что свет состоит из дискретных фотонов, то окажется, что время полёта последнего фотона на самом деле конечно и не так уж велико. Таким образом, падающие предметы будут чернеть по мере приближения, в том числе будет чернеть и сама умирающая звезда, поэтому термир "чёрная дыра" вполне оправдан.
Например, рассмотрим чёрную дыру массой в восемь солнечных масс, которую я упомянул выше. Если начать отсчёт времени с момента, когда объект имеет размер в полтора раза больше сферы Шварцшильда, то можно посчитать, что свет будет тускнеть экспоненциально с характерным времением в 0,2 миллисекунды, а последний фотон прилетит ещё на одну сотую долю секнды позже. Эти временные масштабы пропорциональны массе чёрной дыры. Если я спрыгну в чёрную дыру, то долго меня видно не будет.
Кроме того, если я спрыгну, я не врежусь в поверхность "замёрзшей звезды". Она пересечёт горизонт событий в другой точке пространства времени, чем та, где/когда это сделаю я.
Иногда подчёркивают, что на самом деле я пересеку горизонт событий немного раньше, чем следует из простых вычислений. Причина этому состоит в том, что я добавляю массу к чёрной дыре и потому расширяю горизонт событий по направлению ко мне при конечном значении шварцшиильдовской координаты t. Но это замечание не меняет дела с точки зрения вопроса о том, увидит ли внешний наблюдатель, как я пересекаю горизонт, поскольку горизонт событий остаётся светоподобен; свет, испущенный внутри горизонта или на нём самом, никогда не выберется наружу, а свет испущенный снаружи возле горизонта будет лететь до наблюдателя очень долго, если считать, например, от момента, когда наблюдатель засёк, как я пролетел отметку в полтора шварцшильдовского радиуса от центра дыры.
Всё сказанное не означает, что чёрную дыру нельзя использовать для фокусов, подобных парадоксу близнецов, часто упоминаемому в этом ЧаВо. Предположим, что я не упал в чёрную дыру, а вместо этого остановился и каким-то образом, сжигая огромные количества ракетного топлива и выдерживая кошмарную возникшую перегрузку, завис над ней при постоянном значении r неподалёку от горизонта (снаружи). Если после этого я вернусь домой, я постарею меньше, чем Вы. В данном случае Общая относительность вполне позволяет сделать определённое утверждение о соотношении наших собственных времён, поскольку есть возможность сопоставлять их локально, в начале и в конце путешествия.
Сможете ли вы увидеть конец света?
Если внешний наблюдатель видит как я постепенно замедляюсь, падая на чёрную дыру, может показаться логичным предположить, что я сам буду видеть наоборот, как окружающая Вселенная ускоряется - и таким образом я смогу увидеть конец света в грандиозной вспышке, которая для меня произойдёт в тот момент, когда я пересеку горизонт. Однако, это неверно. То, что видит внешний наблюдатель определяется тем, что происходит со светом после того, как его испустил я. А то, что вижу я определяется тем, что происходит со светом до того, как он достиг меня. Способа же, которым свет от будущих событий мог бы меня достичь, не существует. Более менее отдалённые будущие события никогда не приведут на "световой конус моего прошлого", поверхность, образуемую световыми лучами, которые достигают меня в заданное время.
Всё сказанное относится, однако, к незаряженной и невращающейся чёрной дыре. Для заряженных или вращающихся дыр ситуация меняется. Идеальны решения для таких чёрных дыр содержат "времениподобные чревоточины", которые являются проходами в некоторым образом отделённые области, фактически, в другие вселенные. Вместо попадания в сингулярность, я могу попасть в другую вселенную. У входа в чревоточину, которая представляет собой ещё один горизонт событий, возникает эффект бесконечного ускорения. Если я упаду в чревоточину, я увижу всю историю старой вселенной до самого конца. Хуже того, по мере того как изображение будет ускоряться, свет будет претерпевать фиолетовое смещение, его энергия станет расти, то есть, когда я войду в чревоточину, произойдёт "бесконечное фиолетовое смещение" которое поджарит меня сильнейшим облучением. Есть основания полагать, что "бесконечное фиолетовое смещение" может повредить и саму чревоточину, превратив её в сингулярность не менее опасную, чем ту, которую я хотел избежать. В любом случае это ставит под вопрос практическую возможность путешествия по червоточинам.
Как насчёт излучения Хокинга? Не испарится ли чёрная дыра до того, как вы в неё попадёте?
Предупреждение: по поводу испаряющихся чёрных дыр ещё многое неясно. Нижеследующее во многом основано на работе Уальда по ОТО, но что произойдёт на самом деле, особенно, когда чёрная дыра станет совсем маленькой - непонятно. Посему принимайте прочитанное с осторожностью.
Короткий ответ: нет, не испарится. Но требуются уточнения.
На основании термодинамических доводов, Стивен Хокинг пришёл к выводу, что чёрная дыра должна иметь ненулевую температуру, а посему - должна светить как абсолютно чёрное тело. Он вывел квантовомеханический процесс, который за это отвечает. Достаточно сказать, что чёрная дыра должна очень и очень медленно терять свою массу через излучение, со скоростью, которая тем больше, чем чёрная дыра меньше и, в конце концов исчезать со вспышкой излучения. С точки зрения внешнего наблюдателя это должно произойти за конечное время.
Но только что я сказал, что внешний наблюдатель никогда не увидит, как объект пересекает горизонт! Не получится ли из этого, что если я спрыгну, то вы увидите, как чёрная дыра испарится подо мной, оставив меня целым и невредимым, только лишь забросив в далёкое будущее?
Не получится, по причине того, что то, что в обсуждении выше, мы не учитывали, что чёрная дыра сужается до нуля из-за испарения. Вспамните, что кажущееся замедление моего падения происходит из-за того, каким путём летит свет, испущенный наружу возле горизонта. Если же испарение чёрной дыры имеет место, то задержка вылетания света, вызванная близостью к горизонту, не может превышать длительность существования самого горизонта!
Рассмотрим, что вы видите, когда наблюдаете моё падение снаружи.
Если чёрная дыра бессмертна, то события, случающиеся перед моментом пересечения горизонта (по моим часам), для вас отстоят по времени всё дальше друг от друга (предположим, что вы каким-то образом не ограничены дискретностью фотонов и красным смещением).
Если же чёрная дыра смертна, то вместо этого вы увидите эти события всё ближе и ближе по мере приближения к моменту испарения чёрной дыры. Экстраполируя, получим, что ваше расчётное время моего пересечения горизонта в точности совпадёт с моментом исчезновения чёрной дыры! (Конечно, даже если бы вы могли меня увидеть, моё изображение потонуло бы в излучении испаряющейся чёрной дыры.) Сам я, конечно же, этого катаклизма уже не застал бы; я бы уже давно был за горизонтом, оставив после себя только свет. Иными словами, возвращаясь ко мне, моя ужасная участь никак не изменилась бы из-за испарения чёрной дыры.
По причинам, в которые здесь нет смысла вдаваться, некоторые физики считают, что чёрная дыра не может исчезнуть совсем и что должна сохраниться остаточная дыра. Сегодняшняя физика не может ни подтвердить, ни опровергнуть эту точку зрения, точно так же, как она не может решить, что происходит в сингулярности. Если кто-нибудь когда-нибудь получит теорию квантовой гравитации, возможно он тогда и ответит на этот вопрос.
Откуда взята эта информация?
Численные значения для гибельных радиусов, потускнения и времён вылета последнего фотона взяты из книги Уилера, Мизнера и Торна "Гравитация", части 32 и 33 (по-моему, это лучшие места в книге!).
Сведения об испарении и червоточинах взяты из книги Роберта Уальда "Общая относительность".
Из книги Стивена Вайнберга "Гравитация и космология" взяты исторические даты, а также некоторые свойства сферы Шварцшильда из части 8 и гравитационного коллапса в части 11.
Эйнастия
Мастер
10/28/2005, 1:21:26 AM
Численные значения для гибельных радиусов, потускнения и времён вылета последнего фотона взяты из книги Уилера, Мизнера и Торна "Гравитация", части 32 и 33 (по-моему, это лучшие места в книге!).
Сведения об испарении и червоточинах взяты из книги Роберта Уальда "Общая относительность".
Из книги Стивена Вайнберга "Гравитация и космология" взяты исторические даты, а также некоторые свойства сферы Шварцшильда из части 8 и гравитационного коллапса в части 11.
Численные значения для гибельных радиусов, потускнения и времён вылета последнего фотона взяты из книги Уилера, Мизнера и Торна "Гравитация", части 32 и 33 (по-моему, это лучшие места в книге!).
Серьезный подход! Здорово!
Сведения об испарении и червоточинах взяты из книги Роберта Уальда "Общая относительность".
Из книги Стивена Вайнберга "Гравитация и космология" взяты исторические даты, а также некоторые свойства сферы Шварцшильда из части 8 и гравитационного коллапса в части 11.
Численные значения для гибельных радиусов, потускнения и времён вылета последнего фотона взяты из книги Уилера, Мизнера и Торна "Гравитация", части 32 и 33 (по-моему, это лучшие места в книге!).
Серьезный подход! Здорово!
Dima-2
Мастер
10/28/2005, 1:34:21 AM
В порядке бреда: белые дыры - это простые обычные звёзды. Ведь толком никто не знает, где они энергию берут. Так вот Чёрная дыра её засасывает, и раскидывает по всем звёздам!!!! Гы!!!! 
DELETED
Акула пера
10/29/2005, 2:46:17 AM
(Dima-2 @ 27.10.2005 - время: 21:34) В порядке бреда: белые дыры - это простые обычные звёзды. Ведь толком никто не знает, где они энергию берут. Так вот Чёрная дыра её засасывает, и раскидывает по всем звёздам!!!! Гы!!!!
Если бы черная дыра была обычной звездой она бы не засасывала и не раскидывала энергию...
Вообще, как понять раскидывает? Как это по "всем" звездам???
В порядке бреда: белые дыры - это простые обычные звёзды. Ведь толком никто не знает, где они энергию берут. Так вот Чёрная дыра её засасывает, и раскидывает по всем звёздам!!!! Гы!!!! Если бы черная дыра была обычной звездой она бы не засасывала и не раскидывала энергию...
Вообще, как понять раскидывает? Как это по "всем" звездам???
Dima-2
Мастер
10/29/2005, 4:23:45 AM
Ну, типа через кротовые норы, или там через мосты Энштейна-Розена. Ей виднее. Если бы я знал как, то стал бы Нобелевским лауреатом. 
Arkanit
Новичок
11/1/2005, 5:14:32 PM
Мосты Эйнтейна-Розена энергию не передают.
Много звучало про гравитоны, а их существование еще никто не обнаружил.
Чисто теоретический объект, предположительно бозон со спином =2.
Еще тут упоминалось, что, мол, че тут интересного вот есть белые карлики, пульсары, квазары. Квазары-да. А вот ЧД с моей точки зрения интересен тем, что аналогов на Земле этим объектам НЕТ как и Квазарам.
Эффекты Бел. карликов можно симулировать в ускорителях, пульсарам соответствуют по плотности вещества ядра атомов.
А вот вопросы, кот. я предлагаю к обсуждению:
1) В каком состоянии находится вещество в ЧД?
2) Что произойдет если темных глубинах космоса встретятся 2 ЧД?
По поводу обнаружения ЧД.
Я знаю два.
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
Много звучало про гравитоны, а их существование еще никто не обнаружил.
Чисто теоретический объект, предположительно бозон со спином =2.
Еще тут упоминалось, что, мол, че тут интересного вот есть белые карлики, пульсары, квазары. Квазары-да. А вот ЧД с моей точки зрения интересен тем, что аналогов на Земле этим объектам НЕТ как и Квазарам.
Эффекты Бел. карликов можно симулировать в ускорителях, пульсарам соответствуют по плотности вещества ядра атомов.
А вот вопросы, кот. я предлагаю к обсуждению:
1) В каком состоянии находится вещество в ЧД?
2) Что произойдет если темных глубинах космоса встретятся 2 ЧД?
По поводу обнаружения ЧД.
Я знаю два.
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
DELETED
Акула пера
11/1/2005, 7:27:53 PM
(Arkanit @ 01.11.2005 - время: 14:14) Мосты Эйнтейна-Розена энергию не передают.
Много звучало про гравитоны, а их существование еще никто не обнаружил.
Чисто теоретический объект, предположительно бозон со спином =2.
Еще тут упоминалось, что, мол, че тут интересного вот есть белые карлики, пульсары, квазары. Квазары-да. А вот ЧД с моей точки зрения интересен тем, что аналогов на Земле этим объектам НЕТ как и Квазарам.
Эффекты Бел. карликов можно симулировать в ускорителях, пульсарам соответствуют по плотности вещества ядра атомов.
А вот вопросы, кот. я предлагаю к обсуждению:
1) В каком состоянии находится вещество в ЧД?
2) Что произойдет если темных глубинах космоса встретятся 2 ЧД?
По поводу обнаружения ЧД.
Я знаю два.
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
Предполагаю что вещество находится в ЧД в таком состоянии, аналога которому на Земле нет. Вероятно она представляет собой один атом с колоссальной атомной массой, причем все элементарные частицы там спрессованы и деформированы
Если встретятся две ЧД, то они поглотят друг друга. Получится новая, более массивная ЧД.
Есть еще один способ обнаружения ЧД - это наблюдение искривления траектории движения звезды, входящей в состав двойной звезды, вторая из которых ЧД.
Много звучало про гравитоны, а их существование еще никто не обнаружил.
Чисто теоретический объект, предположительно бозон со спином =2.
Еще тут упоминалось, что, мол, че тут интересного вот есть белые карлики, пульсары, квазары. Квазары-да. А вот ЧД с моей точки зрения интересен тем, что аналогов на Земле этим объектам НЕТ как и Квазарам.
Эффекты Бел. карликов можно симулировать в ускорителях, пульсарам соответствуют по плотности вещества ядра атомов.
А вот вопросы, кот. я предлагаю к обсуждению:
1) В каком состоянии находится вещество в ЧД?
2) Что произойдет если темных глубинах космоса встретятся 2 ЧД?
По поводу обнаружения ЧД.
Я знаю два.
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
Предполагаю что вещество находится в ЧД в таком состоянии, аналога которому на Земле нет. Вероятно она представляет собой один атом с колоссальной атомной массой, причем все элементарные частицы там спрессованы и деформированы
Если встретятся две ЧД, то они поглотят друг друга. Получится новая, более массивная ЧД.
Есть еще один способ обнаружения ЧД - это наблюдение искривления траектории движения звезды, входящей в состав двойной звезды, вторая из которых ЧД.
Arkanit
Новичок
11/2/2005, 12:13:16 AM
А каким образом одна ЧД поглотит другую?
DELETED
Акула пера
11/2/2005, 12:24:59 AM
(Arkanit @ 01.11.2005 - время: 21:13) А каким образом одна ЧД поглотит другую?
Ну, наверное сначала все ускоряющееся сближение, затем столкновение ядер, образование новой шарообразной формы ядра, с одновременным формированием новой сингулярности в соответствии с новой массой.
Вряд ли можно будет наблюдать какое-либо зрелищное явление. Только усилившееся искажение пространства.
Ну, наверное сначала все ускоряющееся сближение, затем столкновение ядер, образование новой шарообразной формы ядра, с одновременным формированием новой сингулярности в соответствии с новой массой.
Вряд ли можно будет наблюдать какое-либо зрелищное явление. Только усилившееся искажение пространства.
yurchik
Интересующийся
11/2/2005, 12:35:09 AM
(Arkanit @ 01.11.2005 - время: 14:14) Мосты Эйнтейна-Розена энергию не передают.
...
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
Во! Может, про эти мосты ссылочка есть?
Обнаружить можно ещё по рентгеновскому излучению поглощаемого газа.
А гравитационная линза может наблюдаться и не только на ЧД, она наблюдается и на других массивных объектах - галактиках, например.
...
1-обнаружение изменения (сильное искривление) формы звезды, которую разрывает ЧД
2- Гравитационный микролинзевый эффект. Суть- Если на пути света от звезды находит ЧД, то в силу огромной гравитации ЧД искривляет вокруг себя пространство и вместо обычного отклика этой звезды наблюдается "блик".
Во! Может, про эти мосты ссылочка есть?
Обнаружить можно ещё по рентгеновскому излучению поглощаемого газа.
А гравитационная линза может наблюдаться и не только на ЧД, она наблюдается и на других массивных объектах - галактиках, например.
Arkanit
Новичок
11/2/2005, 3:20:16 PM
(first @ 01.11.2005 - время: 21:24) (Arkanit @ 01.11.2005 - время: 21:13) А каким образом одна ЧД поглотит другую?
Ну, наверное сначала все ускоряющееся сближение, затем столкновение ядер, образование новой шарообразной формы ядра, с одновременным формированием новой сингулярности в соответствии с новой массой.
Вряд ли можно будет наблюдать какое-либо зрелищное явление. Только усилившееся искажение пространства.
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
(jurchik)Во! Может, про эти мосты ссылочка есть?
Обнаружить можно ещё по рентгеновскому излучению поглощаемого газа.
А гравитационная линза может наблюдаться и не только на ЧД, она наблюдается и на других массивных объектах - галактиках, например.
К сожалению у меня таковой нет. Про эти мосты я узнал на конференции молодых ученых.
А вот по рентгеновскому излучению газа обнаруживают также и пульсары.
Ну, наверное сначала все ускоряющееся сближение, затем столкновение ядер, образование новой шарообразной формы ядра, с одновременным формированием новой сингулярности в соответствии с новой массой.
Вряд ли можно будет наблюдать какое-либо зрелищное явление. Только усилившееся искажение пространства.
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
(jurchik)Во! Может, про эти мосты ссылочка есть?
Обнаружить можно ещё по рентгеновскому излучению поглощаемого газа.
А гравитационная линза может наблюдаться и не только на ЧД, она наблюдается и на других массивных объектах - галактиках, например.
К сожалению у меня таковой нет. Про эти мосты я узнал на конференции молодых ученых.
А вот по рентгеновскому излучению газа обнаруживают также и пульсары.
yurchik
Интересующийся
11/2/2005, 3:25:51 PM
(Arkanit @ 02.11.2005 - время: 12:20) А каким образом одна ЧД поглотит другую?
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
а куда они денутся-то... от гравитации :)
Как же тогда быть, если в бескрайних просторах Вселенной встретятся две ЧД? Будут крутиться около общего центра масс?
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
а куда они денутся-то... от гравитации :)
Как же тогда быть, если в бескрайних просторах Вселенной встретятся две ЧД? Будут крутиться около общего центра масс?
Arkanit
Новичок
11/2/2005, 4:06:04 PM
(yurchik @ 02.11.2005 - время: 12:25) А каким образом одна ЧД поглотит другую?
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
а куда они денутся-то... от гравитации :)
Как же тогда быть, если в бескрайних просторах Вселенной встретятся две ЧД? Будут крутиться около общего центра масс?
А почему нет? Земля ж вокруг Солнца крутится!!!
А если поглотят, то объясните САМ механизм поглощения. Я его себе не представляю
Н-дя. Сомнительно. Чтобы две дельта-функции в одну слились. Я себе такого не представляю.
а куда они денутся-то... от гравитации :)
Как же тогда быть, если в бескрайних просторах Вселенной встретятся две ЧД? Будут крутиться около общего центра масс?
А почему нет? Земля ж вокруг Солнца крутится!!!
А если поглотят, то объясните САМ механизм поглощения. Я его себе не представляю
DELETED
Акула пера
11/3/2005, 4:26:49 AM
Не понимаю чего вас смущает?
Чем столкновение ЧД отличается от столкновения двух других небесных тел?
А вращаться вокруг общего центра масс они тоже могут. Смотря как относительно друг друга пройдут их траектории. Вращение по орбите это частный случай падения.
Чем столкновение ЧД отличается от столкновения двух других небесных тел?
А вращаться вокруг общего центра масс они тоже могут. Смотря как относительно друг друга пройдут их траектории. Вращение по орбите это частный случай падения.
Zavr
Профессионал
11/3/2005, 9:24:51 AM
Вспыхнув, сверхновая звезда живет какой-то определенный период времени, допустим, 100 млрд. лет
Чёрная дыра не изчезает!
Когда она израсходует весь топлевный ресурс, который она спасобна поглатить. То пекло останавливается и холодным, чёрная дыра становится везликим чёрным обЪектом дрейфующим по просторам нашей вселенной.
В порядке бреда: белые дыры - это простые обычные звёзды. Ведь толком никто не знает, где они энергию берут.
Чёрные дыры существуют и на Земле … в свете гипотезы южноафриканского астронома доктора Кристофера фон Клемпера, лауреата премии Дарделла-Уортена.
Господа, даже не удобно об этом писать... Но раз у нас форум "Астрономия", надо хотя бы учебник астрономии для средней школы прочитать... Стыдоба, ей богу...
Чёрная дыра не изчезает!
Когда она израсходует весь топлевный ресурс, который она спасобна поглатить. То пекло останавливается и холодным, чёрная дыра становится везликим чёрным обЪектом дрейфующим по просторам нашей вселенной.
В порядке бреда: белые дыры - это простые обычные звёзды. Ведь толком никто не знает, где они энергию берут.
Чёрные дыры существуют и на Земле … в свете гипотезы южноафриканского астронома доктора Кристофера фон Клемпера, лауреата премии Дарделла-Уортена.
Господа, даже не удобно об этом писать... Но раз у нас форум "Астрономия", надо хотя бы учебник астрономии для средней школы прочитать... Стыдоба, ей богу...
Arkanit
Новичок
11/3/2005, 3:44:37 PM
(first @ 03.11.2005 - время: 01:26) Не понимаю чего вас смущает?
Чем столкновение ЧД отличается от столкновения двух других небесных тел?
А вращаться вокруг общего центра масс они тоже могут. Смотря как относительно друг друга пройдут их траектории. Вращение по орбите это частный случай падения.
Да потому что это две сингулярности, на мат. языеке дельта-функции при чем по плотности
Чем столкновение ЧД отличается от столкновения двух других небесных тел?
А вращаться вокруг общего центра масс они тоже могут. Смотря как относительно друг друга пройдут их траектории. Вращение по орбите это частный случай падения.
Да потому что это две сингулярности, на мат. языеке дельта-функции при чем по плотности
Dima-2
Мастер
11/4/2005, 3:03:31 AM
Я слышал, что Солнце тоже станет когда-нибудь ЧД. Жаль. 
Zavr
Профессионал
11/4/2005, 5:55:18 AM
(Dima-2 @ 04.11.2005 - время: 00:03) Я слышал, что Солнце тоже станет когда-нибудь ЧД. Жаль.
У-у-у… БЛИН!!! Беда-а-а…
first, russian warrior и остальные, кто понимает «об чем» тема: прошу прощения, что буду писать очевидные вещи, но наши малограмотные коллеги достали!
...Итак, господа, ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ.
Возможность существования черных дыр (ЧД) основана на следствии из общей теории относительности (ОТО). Сила притяжения, действующая между массой M и пробной частицей m на расстоянии r, согласно ОТО, возрастает до бесконечности не при r → 0, а при r → Rg (Rg – гравитационный радиус тела), причем Rg = 2GM / c^2.
Сфера радиуса Rg, описанная вокруг центра массы M, называется сферой Шварцшильда (который и вывел Rg в 1916). Если звезда массы М «втиснута» в сферу Шварцшильда, то средняя плотность в-ва определяется отношением:
ρср = 2∙10^16 ∙ (М* / М)^2 г/куб.см.
Собственно, звезда, сжавшаяся до размеров меньше ее гравитационного радиуса, и называется «ЧД».
ЧД, в отличие от обычной звезды, не имеет индивидуальных характеристик, за исключением массы, ее момента количества движения и электрического заряда. По выражению Дж. Уилера (который и ввел понятие «ЧД»): «Черные дыры не имеют волос».
Вращение ЧД (а тем более – законы квантовой теории поля) дают ряд интересных эффектов, но на них останавливаться не буду. Скажу только, что «испарение» ЧД существует, правда, время полного «испарения» составляет порядка 10^66∙(М / М*)^3 лет.
Неплохо, если учесть, что возраст Вселенной оценивается в 15 – 18 ∙ 10^9 лет.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ ЧД.
Строго говоря, образование сверхмассивных ЧД пока не имеет однозначного описания, поэтому говорю только о ЧД с массами, сравнимыми со звездными.
Итак, ЧД – это финальная стадия эволюции массивной звезды, точнее – один из вариантов судьбы ядра звезды после вспышки сверхновой.
Схема вспышки сверхновой.
В процессе термоядерного синтеза молекулярная масса вещества звезды и его прозрачность непрерывно меняются. В результате происходит непрерывная перестройка звезды: в каждый момент времени в звезде существует (и происходит в малых масштабах) тенденция к сжатию ядра и разбуханию оболочки.
По мере выгорания углерода и кислорода в центре звезды процесс сжатия ядра ускоряется, при этом потери энергии на излучение нейтрино становятся все более ощутимыми. В ядре же сверхновой перед вспышкой (при плотности порядка 10^7 г / куб.см и температуре в несколько млрд. К) нейтринные пары образуются в большом количестве и тут же свободно уходят из звезды. В связи с этим происходит охлаждение ядра, нарушается гидростатическое равновесие, и звезда стремиться сжаться, чтобы восстановить это равновесие. Но в процессе сжатия при все возрастающей температуре резко увеличивается и поток нейтринных пар. Это приводит к имплозии – «взрыву внутрь звезды» (продолжительность в несколько сотых долей секунды, при этом не менее 99% освободившейся энергии уносят нейтрино).
Сжатие прекращается, когда температура ядра достигает примерно 200 млрд. К, а плотность – 10^14 г / куб.см, в это же время в оболочке, окружающей ядро, происходит взрывная реакция выгорания кислорода и углерода. Благодаря этому формируется ударная волна, которая и увлекает за собой газ оболочки – что как раз и наблюдается как вспышка сверхновой.
Дальнейшая судьба ядра зависит от его «остаточной» массы: если масса ядра меньше 2,5 М* (предел Оппенгеймера – Волкова), то сжатие ядра в конечном итоге прекращается и образуется нейтронная звезда, если больше – то сжатие не прекращается, ядро проходит свой гравитационный радиус и образуется ЧД.
Литература:
Климишин И. А. Астрономия наших дней. – 3-е изд. – М. 1986
Липунов В. М. В мире двойных звезд. – М. 1986
Редже Т. Этюды о Вселенной. – М. 1985
Шкловский И. С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. – 3-е изд. – М. 1984
ЧАСТНОСТИ.
Касательно столкновения / поглощения двух ЧД.
Рассмотрим более простую ситуацию: частица падает на поверхность ЧД. Пусть в начальный момент времени t0 = 0 частица находится на расстоянии r0 от центра ЧД. Тогда для бесконечно удаленного наблюдателя расстояние будет уменьшаться по формуле:
r = Rg + (r0 – Rg)∙e^A, где A = – ct / 2Rg. Нетрудно заметить, что расстояние от центра ЧД, равное Rg, достигается лишь при t, стремящемся к бесконечности.
Свои перспективы в наблюдении столкновения / поглощения двух ЧД оцените сами.
Любителям «туннельных» путешествий:
Unknown_Identifier
На тему черных дыр очень рекомендую книжку Стивена Хокинга "Черные дыры и молодые вселенные". Маленькая, увлекательная научно-популярная книга от эксперта в теории черных дыр.
Цитата из Хокинга: «Мне жаль разочаровывать любителей научной фантастики, но если Вы попадаете в черную дыру, ваша масса-энергия будет возвращена в нашу вселенную, но в изуродованном виде».
P.S. Dima-2!!! Как писал в этой теме first
В букваре написано:
Масса звезды < 1,2 солнечной, конечный продукт эволюции - белый карлик.
Я слышал, что Солнце тоже станет когда-нибудь ЧД. Жаль. У-у-у… БЛИН!!! Беда-а-а…
first, russian warrior и остальные, кто понимает «об чем» тема: прошу прощения, что буду писать очевидные вещи, но наши малограмотные коллеги достали!
...Итак, господа, ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ.
Возможность существования черных дыр (ЧД) основана на следствии из общей теории относительности (ОТО). Сила притяжения, действующая между массой M и пробной частицей m на расстоянии r, согласно ОТО, возрастает до бесконечности не при r → 0, а при r → Rg (Rg – гравитационный радиус тела), причем Rg = 2GM / c^2.
Сфера радиуса Rg, описанная вокруг центра массы M, называется сферой Шварцшильда (который и вывел Rg в 1916). Если звезда массы М «втиснута» в сферу Шварцшильда, то средняя плотность в-ва определяется отношением:
ρср = 2∙10^16 ∙ (М* / М)^2 г/куб.см.
Собственно, звезда, сжавшаяся до размеров меньше ее гравитационного радиуса, и называется «ЧД».
ЧД, в отличие от обычной звезды, не имеет индивидуальных характеристик, за исключением массы, ее момента количества движения и электрического заряда. По выражению Дж. Уилера (который и ввел понятие «ЧД»): «Черные дыры не имеют волос».
Вращение ЧД (а тем более – законы квантовой теории поля) дают ряд интересных эффектов, но на них останавливаться не буду. Скажу только, что «испарение» ЧД существует, правда, время полного «испарения» составляет порядка 10^66∙(М / М*)^3 лет.
Неплохо, если учесть, что возраст Вселенной оценивается в 15 – 18 ∙ 10^9 лет.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ ЧД.
Строго говоря, образование сверхмассивных ЧД пока не имеет однозначного описания, поэтому говорю только о ЧД с массами, сравнимыми со звездными.
Итак, ЧД – это финальная стадия эволюции массивной звезды, точнее – один из вариантов судьбы ядра звезды после вспышки сверхновой.
Схема вспышки сверхновой.
В процессе термоядерного синтеза молекулярная масса вещества звезды и его прозрачность непрерывно меняются. В результате происходит непрерывная перестройка звезды: в каждый момент времени в звезде существует (и происходит в малых масштабах) тенденция к сжатию ядра и разбуханию оболочки.
По мере выгорания углерода и кислорода в центре звезды процесс сжатия ядра ускоряется, при этом потери энергии на излучение нейтрино становятся все более ощутимыми. В ядре же сверхновой перед вспышкой (при плотности порядка 10^7 г / куб.см и температуре в несколько млрд. К) нейтринные пары образуются в большом количестве и тут же свободно уходят из звезды. В связи с этим происходит охлаждение ядра, нарушается гидростатическое равновесие, и звезда стремиться сжаться, чтобы восстановить это равновесие. Но в процессе сжатия при все возрастающей температуре резко увеличивается и поток нейтринных пар. Это приводит к имплозии – «взрыву внутрь звезды» (продолжительность в несколько сотых долей секунды, при этом не менее 99% освободившейся энергии уносят нейтрино).
Сжатие прекращается, когда температура ядра достигает примерно 200 млрд. К, а плотность – 10^14 г / куб.см, в это же время в оболочке, окружающей ядро, происходит взрывная реакция выгорания кислорода и углерода. Благодаря этому формируется ударная волна, которая и увлекает за собой газ оболочки – что как раз и наблюдается как вспышка сверхновой.
Дальнейшая судьба ядра зависит от его «остаточной» массы: если масса ядра меньше 2,5 М* (предел Оппенгеймера – Волкова), то сжатие ядра в конечном итоге прекращается и образуется нейтронная звезда, если больше – то сжатие не прекращается, ядро проходит свой гравитационный радиус и образуется ЧД.
Литература:
Климишин И. А. Астрономия наших дней. – 3-е изд. – М. 1986
Липунов В. М. В мире двойных звезд. – М. 1986
Редже Т. Этюды о Вселенной. – М. 1985
Шкловский И. С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. – 3-е изд. – М. 1984
ЧАСТНОСТИ.
Касательно столкновения / поглощения двух ЧД.
Рассмотрим более простую ситуацию: частица падает на поверхность ЧД. Пусть в начальный момент времени t0 = 0 частица находится на расстоянии r0 от центра ЧД. Тогда для бесконечно удаленного наблюдателя расстояние будет уменьшаться по формуле:
r = Rg + (r0 – Rg)∙e^A, где A = – ct / 2Rg. Нетрудно заметить, что расстояние от центра ЧД, равное Rg, достигается лишь при t, стремящемся к бесконечности.
Свои перспективы в наблюдении столкновения / поглощения двух ЧД оцените сами.
Любителям «туннельных» путешествий:
Unknown_Identifier
На тему черных дыр очень рекомендую книжку Стивена Хокинга "Черные дыры и молодые вселенные". Маленькая, увлекательная научно-популярная книга от эксперта в теории черных дыр.
Цитата из Хокинга: «Мне жаль разочаровывать любителей научной фантастики, но если Вы попадаете в черную дыру, ваша масса-энергия будет возвращена в нашу вселенную, но в изуродованном виде».
P.S. Dima-2!!! Как писал в этой теме first
В букваре написано:
Масса звезды < 1,2 солнечной, конечный продукт эволюции - белый карлик.
Dima-2
Мастер
11/4/2005, 6:21:50 AM
Да. Реферат не плохой получился. Спасибо. Это я в "аномальных новостях" статью такую видел. Найду её снова, дам почитать. Там именно сообщается, что солце станет ЧД через несколько миллиардов лет. Ну, теперь я спать спокойно буду, а то мне зверюшек жалко было. Люди то смотаются к тому времени куда-нибудь, а вот про зверюшек забудут как всегда.