T.Redzhe "Etyudy o Vselennoi", Mir/NiT<< 1.3. Svet i gravitaciya | Oglavlenie | 1.5. Vzglyad na Vselennuyu >>
1.4. Chernye dyry
Specialisty ne perestayut udivlyat'sya vseobshemu interesu k chernym dyram. Lichno ya hot' i nahozhu chernye dyry dostoinymi vnimaniya, no ne schitayu ih ni edinstvennymi, ni naibolee vazhnymi ob'ektami iz vstrechayushihsya v shirokoi panorame sovremennoi astrofiziki. Pochti navernyaka interes shirokoi publiki rozhdaetsya podsoznatel'no, sleduya mehanizmam, po povodu kotoryh mogli by dat' volyu svoei fantazii psihologi.
Predvidenie Laplasa
Itak, pogovorim podrobnee o chernyh dyrah. Uzhe markiz de Laplas – velichaishii matematik – zametil, chto vtoraya kosmicheskaya skorost' na planete ili zvezde diametrom v neskol'ko soten millionov kilometrov dolzhna byla by prevyshat' skorost' sveta, i sdelal pravil'nyi vyvod, chto takoi ob'ekt dolzhen byt' nevidimym, tak kak on uderzhivaet luchi sveta. Otkrytie obshego principa otnositel'nosti vidoizmenilo vyvody Laplasa, poyavilis' i nauchno-fantasticheskie predskazaniya naschet techeniya vremeni vnutri chernoi dyry, o chem my uzhe govorili.
Napomnim chitatelyam, chto vtoraya kosmicheskaya skorost' – eto minimal'naya skorost', kotoruyu neobhodimo soobshit' snaryadu dlya okonchatel'nogo preodoleniya sily prityazheniya nebesnogo tela. Eta skorost', ravnaya 11 km/s na Zemle, dostigaet okolo 600 km/s na Solnce i vsego lish' 20 km/ch (5,5 m/s) na Fobose – odnoi iz "lun" Marsa. Takim obrazom, chempionu Moskovskoi olimpiady Mennea ne predstavlyalo by nikakogo truda otorvat'sya ot Fobosa i stat' ego sputnikom. Kosmicheskaya skorost' zavisit ot massy i razmerov nebesnogo tela: chem men'she razmery ego pri toi zhe masse, tem bol'she skorost'. Sushestvuyut takie zvezdy-karliki, gde massa, ravnaya masse Solnca, zanimaet ob'em, ravnyi ob'emu Zemli; dlya nih kosmicheskaya skorost' mozhet dostigat' 10000 km/s. Dlya neitronnyh zvezd, imeyushih razmery, sravnimye s razmerami goroda Turina, ona dohodit do 100000 km/s, t.e. ravna primerno odnoi treti skorosti sveta.
Na neitronnoi zvezde chainoi lozhkoi mozhno bylo by zacherpnut' stol'ko veshestva, skol'ko soderzhitsya v celoi gore na Zemle; sobrannoe v takom malen'kom ob'eme, ono sozdavalo by uzhasayushuyu silu tyagoteniya. Na takoi zvezde padenie s vysoty v odnu stotysyachnuyu millimetra ravnosil'no padeniyu s vysoty v odin kilometr v zemnyh usloviyah. Pod deistviem takih sil neitronnaya zvezda stanovitsya nestabil'noi v sobstvennom pole tyagoteniya, kotoroe v konce koncov budet preobladat' nad vsemi drugimi silami. Zvezda vhodit v stadiyu vse bolee uvelichivayushegosya szhatiya.
Soglasno teorii N'yutona, kotoroi pol'zovalsya Laplas, vsya massa zvezdy okazhetsya v konce koncov sosredotochennoi v ne imeyushei razmerov tochke s beskonechnoi plotnost'yu. Raschety dlya takih ekstremal'nyh uslovii vypolnyayutsya na osnove obshei teorii otnositel'nosti, sozdannoi Einshteinom v 1916 g.
Vklad obshei teorii otnositel'nosti
Posmotrim, chto govorit Einshtein. Brosiv vverh kamen', my uvidim, kak on zamedlyaetsya; sledovatel'no, on teryaet kineticheskuyu energiyu (energiyu dvizheniya), v to vremya kak ego potencial'naya energiya (energiya, zavisyashaya ot polozheniya) uvelichivaetsya. Summa etih dvuh energii ostaetsya postoyannoi. Teper' napravim vverh luch sveta. Tak zhe, kak i kamen', on dolzhen teryat' energiyu dvizheniya, priobretaya energiyu potencial'nuyu. No poskol'ku, soglasno principu otnositel'nosti, skorost' sveta ne mozhet menyat'sya i obyazana ostavat'sya postoyannoi i ravnoi 300000 km/s, svet teryaet energiyu, umen'shaya svoyu chastotu, t.e. uvelichivaya dlinu volny. Iz-za etogo cveta radugi smesheny v storonu krasnogo. Na Zemle eto smeshenie stol' neznachitel'no, chto zametit' ego prakticheski nevozmozhno dazhe s pomosh'yu sverhchuvstvitel'noi opticheskoi apparatury. Takoi effekt byl obnaruzhen lish' pri ispol'zovanii 
-luchei (atomnyh chasov), o kotoryh govorilos' v predydushem razdele.
Svet tak zhe, kak i radiovolny, rentgenovskie luchi i -izluchenie, predstavlyaet soboi kolebaniya elektromagnitnogo polya, a zvuk, kak izvestno, – eto kolebaniya vozduha. Vse my znaem, chto zvuk ispuskaetsya koleblyushimsya predmetom, naprimer strunoi royalya; my znaem takzhe, chto chastota zvuka sovpadaet s chastotoi kolebaniya samoi struny: zvuk "povtoryaet" kolebaniya instrumenta. A svetovye volny "povtoryayut" kolebaniya elektronov v atomah, radiovolny povtoryayut kolebaniya elektronov v izluchayushei antenne i t.d.
Dopustim teper', chto my povisli na vozdushnom share i smotrim vniz na istochnik sveta. Svet prihodit k nam s umen'shennoi chastotoi, sootvetstvuyushei zamedlennym kolebaniyam v atome. Takim obrazom, sozdaetsya vpechatlenie, chto dvizheniya atomov, raspolozhennyh na urovne morya, zamedlenny, hot' i nenamnogo. Nashi rassuzhdeniya mozhno rasprostranit' na lyuboe dvizhenie; otsyuda sleduet rezul'tat, imeyushii universal'noe znachenie: techenie vremeni kazhetsya zamedlennym vnizu, na maloi vysote nad Zemlei, i uskorennym na bol'shoi vysote.
Techenie vremeni ryadom s chernoi dyroi
Effekt usilivaetsya, esli chasy nahodyatsya v kabine sputnika, dvizhushegosya po orbite vokrug Zemli, i uchityvaetsya pri sozdanii sovremennyh navigacionnyh sistem. Na neitronnoi zvezde (takzhe nazyvaemoi pul'sarom) zamedlenie vremeni dostigaet oshutimyh 10%. V predel'nom sluchae, kak my uzhe govorili, kogda zvezda nahoditsya v sostoyanii gravitacionnogo kollapsa, okazyvaetsya, chto s tochki zreniya vneshnego nablyudatelya vremya na ee poverhnosti sovsem ostanavlivaetsya. Sledovatel'no, kak eto ni paradoksal'no, okonchatel'nyi kollaps ne nastupaet ili, luchshe skazat', otkladyvaetsya navechno. Poetomu chernaya dyra ne dohodit do stadii szhatiya v tochku, predskazannoi teoriei N'yutona: vremya na poverhnosti "zamorazhivaetsya", igraya kosmicheskuyu shutku, dostoinuyu Borgesa.
Esli zhe chitatel' primet tochku zreniya nablyudatelya, nahodyashegosya na poverhnosti takoi zvezdy, to dlya nego kollaps za schitannye doli sekundy privedet k nevoobrazimoi kartine, uvidet' kotoruyu smozhet tol'ko sam nablyudatel'; dazhe esli on popytaetsya poslat' soobshenie po radio, radiovolny vse ravno ne smogut ostavit' eto nebesnoe telo. Takomu nablyudatelyu pokazhetsya, chto vo vneshnem prostranstve vremya letit uskorenno i migom dohodit do samogo "konca vseh vremen".
Kak zhe vyglyadit chernaya dyra izvne? Otvet slozhen i zavisit ot mnogih obstoyatel'stv. Izolirovannaya chernaya dyra – eto temnyi ob'ekt, kotoryi, odnako, obladaet sil'neishim gravitacionnym polem; ona proglatyvaet vse (dazhe svet) i predstavlyaet soboi prevoshodnyi kosmicheskii pylesos. Izvesten istochnik rentgenovskogo izlucheniya Lebed' H-1, nalichie kotorogo mozhet byt' ob'yasneno, esli dopustit' sushestvovanie chernoi dyry, vrashayusheisya na orbite vokrug gigantskoi sinei zvezdy. Veshestvo etoi zvezdy vtyagivaetsya v chernuyu dyru chudovishnym raskalennym vihrem, gde ono stremitel'no szhimaetsya silami tyagoteniya i nagrevaetsya do temperatur v milliony gradusov. Imenno pri takih usloviyah izluchayutsya nablyudaemye rentgenovskie luchi.
Opisannaya model' kazhetsya vpolne priemlemoi, nesmotrya na to chto ona eshe ne poluchila vseobshego priznaniya. Imeyutsya veskie ukazaniya na to, chto v centre mnogih galaktik sushestvuyut ogromnye chernye dyry, v kotorye nizvergayutsya celye zvezdnye sistemy so svoimi planetami. Vazhnaya informaciya ob etih yavleniyah uzhe poluchena s pomosh'yu rentgenovskogo teleskopa "Einshtein", nedavno vyvedennogo na orbitu iskusstvennogo sputnika Zemli.
<< 1.3. Svet i gravitaciya | Oglavlenie | 1.5. Vzglyad na Vselennuyu >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy
Publikacii so slovami: Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
