Образование черных дыр
18.10.2002 14:59 | С. Б. Попов, М. Е. Прохоров
Как известно для описания природы черных дыр необходимо использование специальной и общей теорий относительности (СТО и ОТО). У этих построений есть одна важная особенность: многие из присутствующих в них утверждений противоречат жизненному опыту, т.н. "здравому смыслу". Например, релятивистский закон сложения скоростей или относительность одновременности. Отчасти, заданный вопрос связан как раз с этой особенностью СТО и ОТО.
Давайте для простоты ограничимся только черными дырами, образующимися из массивных звезд в результате коллапса. Т.о. мы говорим об объектах конечного возраста, появившихся "на наших глазах" (с первичными черными дырами ситуация несколько иная).
Оказывается, что черная дыра (и процесс ее образования) выглядят по-разному для разных наблюдателей. При этом нельзя сказать, что одни наблюдения правильные, а другие нет. Рассмотрим это подробнее.
Пускай наша черная дыра образуется при коллапсе облака частиц. Для пущей красоты и удобства предположим, что каждая частица - это часы. Один наблюдатель будет падать, сидя на одном из циферблатов, другой - наблюдать со стороны.
Первый наблюдатель за конечное (по своим часам) время упадет в черную дыру. Он пересечет горизонт событий (т.е. для него горизонт образуется) и навсегда исчезнет для внешнего наблюдателя.
Заметим, что в самом горизонте нет ничего страшного. Как говорят он является не физической, а координатной особенностью. Т.е. мы можем взять систему координат, где никакие величины на горизонте не будут обращаться в бесконечность. Истинной особенностью является только сингулярность в центре черной дыры (см. статью о внутреннем строении черных дыр).
Второй (внешний) наблюдатель будет видеть совсем другую картину. Облако часов будет сжиматься все медленнее и медленнее, хотя обычно падение происходит со все возрастающей скоростью. При этом и часы будут идти все медленнее и медленнее и будут краснеть.
Сосредоточимся на часах, которые с самого начала находились в самом центре облака, где первый наблюдатель попадает в сингулярность. Оказывается, что внешний наблюдатель ВСЕГДА (!) будет видеть эти часы. Т.е. действительно горизонт для внешнего наблюдателя не образуется.
Что же из этого следует? Можно ли сказать, что для нас, внешних наблюдателей, черные дыры не существуют? Нет, нельзя. Просто для нас они выглядят именно так! По определению. А кто хочет увидеть горизонт, может слетать и посмотреть, правда вернуться он уже не сможет.
Какая же из систем, первая или вторая, лучше? В принципе можно сказать, что именно система отсчета первого (падающего) наблюдателя больше подходит для описания внутреннего устройства черной дыры. Посмотрим опять на часы в центре. Для внешнего наблюдателя, смотрящего на их циферблат, по этим часам "никогда не наступит завтра". Это недостаток для системы отсчета, поэтому лучше пользоваться другой.
Отметим, что на самом деле коллапсирующий объект становится все больше и больше похожим на "настоящую" черную дыру, ту которая представляется после прочтения большинства научно-популярных книг. Радиус облака все ближе подходит к Шварцшильдовскому для соответствующей массы. Происходит даже испарение этой черной дыры. Кроме этого коллапсар действительно чернеет. Происходит как увеличение длин волн приходящего к нам излучения, так и уменьшение светимости объекта. Так что черные дыры существуют, вопрос только в определениях и некоторых тонкостях теории относительности.
|
Публикации с ключевыми словами:
черные дыры
Публикации со словами: черные дыры | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
