Падіння в чорну діру - Чорні діри

Уявімо собі, як має виглядати падіння в шварцшільдовскую чорну діру. Тіло, вільно падаюче під дією сил гравітації, знаходиться в стані невагомості. Падаюче тіло буде відчувати дію приливних сил, що розтягують тіло в радіальному напрямку і стискають - у тангенціальному. Величина цих сил зростає і прагне до нескінченності при ~ R to 0. У деякий момент власного часу тіло перетне горизонт подій. З точки зору спостерігача, що падає разом з тілом, цей момент нічим не виділено, проте повернення тепер немає. Тіло виявляється в горловині (її радіус в точці, де знаходиться тіло і є ~ R ), Стискається настільки швидко, що відлетіти з неї до моменту остаточного схлопування (це і є сингулярність) вже не можна, навіть рухаючись зі швидкістю світла.

Розглянемо тепер процес падіння тіла в чорну діру з точки зору віддаленого спостерігача. Нехай, наприклад, тіло буде світиться і, крім того, буде посилати сигнали тому з певною частотою. Спочатку віддалений спостерігач буде бачити, що тіло, перебуваючи в процесі вільного падіння, поступово розганяється під дією сил тяжіння у напрямку до центру. Колір тіла не змінюється, частота детектіруемих сигналів практично постійна. Проте, коли тіло почне наближатися до горизонту подій, фотони, що йдуть від тіла, будуть відчувати усе більше і більше гравітаційне червоне зміщення. Крім того, через гравітаційного поля всі фізичні процеси з точки зору віддаленого спостерігача будуть йти все повільніше і повільніше гравітаційного уповільнення часу): годинник, закріплені на радіальній координаті r без обертання ( r = const, theta = const, varphi = const ), Будуть йти повільніше нескінченно віддалених в 1 / sqrt {1-r_s / r} разів. Буде здаватися, що тіло - у надзвичайно сплющеному вигляді - буде сповільнюватися, наближаючись до горизонту подій і, врешті-решт, практично зупиниться. Частота сигналу буде різко падати. Довжина хвилі випускається тілом світла буде стрімко рости, так що світло швидко перетвориться на радіохвилі і далі в низькочастотні електромагнітні коливання, зафіксувати які вже буде неможливо. Перетину тілом горизонту подій спостерігач не побачить ніколи і в цьому сенсі падіння в чорну діру буде тривати нескінченно довго. Є, однак, момент, починаючи з якого вплинути на падаюче тіло віддалений спостерігач вже не зможе. Промінь світла, посланий слідом цьому тілу, її або взагалі ніколи не наздожене, або наздожене вже за горизонтом. Крім того, відстань між тілом і горизонтом подій, а також "товщина" сплющенного (з точки зору стороннього спостерігача) тіла досить швидко досягнуть планковской довжини і (з математичної точки зору) будуть зменшуватися і далі. Для реального фізичного спостерігача (провідного вимірювання з планковской похибкою) це рівнозначно тому, що маса чорної діри збільшиться на масу падаючого тіла, а значить радіус горизонту подій зросте і падаюче тіло виявиться "всередині" горизонту подій за кінцевий час.

Аналогічно буде виглядати для віддаленого спостерігача і процес гравітаційного колапсу. Спочатку речовина кинеться до центру, але поблизу горизонту подій воно стане різко сповільнюватися, його випромінювання піде у радіодіапазон, і в результаті віддалений спостерігач побачить, що зірка згасла.

Похожие статьи




Падіння в чорну діру - Чорні діри

Предыдущая | Следующая