ВВЕДЕНИЕ - Черные дыры

Черная дырам - область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света.

Граница этой области называется горизонтом событий, а ее характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной черной дыры он равен радиусу Шварцшильда:

Где c - скорость света,

M - масса тела,

G - гравитационная постоянная.

Теоретически возможность существования таких областей пространства-времени следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна, первое [1] из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Точный изобретатель термина неизвестен [2], но само обозначение было популяризовано Джоном Арчибальдом Уилером и впервые публично употреблено в популярной лекции "Наша Вселенная: известное и неизвестное (Our Universe: the Known and Unknown)" 29 декабря 1967 года [3]. Ранее подобные астрофизические объекты называли "сколлапсировавшие звезды" или "коллапсары" (от англ. collapsed stars), а также "застывшие звезды" (англ. frozen stars) [4].

Изображение, полученное с помощью телескопа "Хаббл": Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится черная дыра. На снимке видна релятивистская струя длиной около 5 тысяч световых лет.

Вопрос о реальном существовании черных дыр тесно связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой их существование следует. В современной физике стандартной теорией гравитации, лучше всего подтвержденной экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), уверенно предсказывающая возможность образования черных дыр, но их существование возможно и в рамках других (не всех) моделей (см.: Альтернативные теории гравитации). Поэтому наблюдательные данные анализируются и интерпретируются, прежде всего, в контексте ОТО, хотя, строго говоря, эта теория не является экспериментально подтвержденной для условий, соответствующих области пространства-времени в непосредственной близости от черных дыр звездных масс [5]. Поэтому утверждения о непосредственных доказательствах существования черных дыр, в том числе и в этой статье ниже, строго говоря, следует понимать в смысле подтверждения существования астрономических объектов, таких плотных и массивных [5], а также обладающих некоторыми другими наблюдаемыми свойствами, что их можно интерпретировать как черные дыры общей теории относительности.

Кроме того, черными дырами часто называют объекты, не строго соответствующие данному выше определению, а лишь приближающиеся по своим свойствам к такой черной дыре - например, это могут быть коллапсирующие звезды на поздних стадиях коллапса. В современной астрофизике этому различию не придается большого значения [6], так как наблюдательные проявления "почти сколлапсировавшей" ("замороженной") звезды и "настоящей" ("извечной") черной дыры практически одинаковы. Это происходит потому, что отличия физических полей вокруг коллапсара от таковых для "извечной" черной дыры уменьшаются по степенным законам с характерным временем порядка гравитационного радиуса, деленного на скорость света [1].

Похожие статьи




ВВЕДЕНИЕ - Черные дыры

Предыдущая | Следующая