Черная дыра

Черная дыра - это объект, обладающий столь мощным гравитационным полем (см. Поле физическое, гравитационное), что для тел, находящихся внутри некоторой сферы вокруг нее вторая космическая скорость (см. Космическая, скорость вторая) больше скорости света. Эта поверхность именуется сферой Шварцшильда или горизонтом событий и имеет радиус называемый гравитационным радиусом. Из сказанного следует, что и электромагнитное излучение, находящейся внутри этой сферы, не может выйти за ее пределы. Таким образом, о явлениях происходящих под горизонтом событий мы не можем иметь никакой информации кроме той, что получена на основе теоретических расчетов. Сама черная дыра проявляет себя только гравитационным воздействием на внешние объекты.

См. также Квазары.

Черные дыры, возникают на конечной стадии эволюции некоторых звезд (см. Звезд эволюция). Их количество в нашей Галактике, вероятно, достигает десятков тысяч. В центрах многих галактик, в том числе и нашей, находятся черные дыры с гигантскими массами, в миллионы раз превышающими массу Солнца. Они образовались в результате падения на первоначально не очень массивные черные дыры, оказавшиеся в центрах галактик с пространственно-плотным 'звездным населением', множества соседних звезд и слияния черных дыр в одну.

Существуют основание полагать, что черные дыры могли образовываться также из флуктуаций плотности первичного вещества заполнявшего Вселенную после Большого взрыва без прохождения звездной стадии эволюции. Это, в частности, происходило путем сравнительно медленного гравитационного сжатия небольших масс вещества. При этом возникали черные дыры с массами существенно меньшими массы Земли. Здесь следует заметить, что гравитационный радиус черной дыры с массой Солнца равен трем километрам, а с массой Земли - 0,9 сантиметра. Теперь они могут находиться где угодно, даже в непосредственной близости от Солнечной системы, и, если на них не происходит интенсивная аккреция вещества, которая порождает заметное электромагнитное излучение, оставаться ненаблюдаемыми.

Из сказанного выше следует, что черные дыры - последнее 'пристанище' материи и ни что не может ее освободить, вернуть в знакомый нам мир галактик, звезд и планет из-под их горизонтов событий.

Однако это не совсем верно. По крайней мере, один механизм 'бегства' материи из черных дыр уже достаточно подробно описывается методами теоретической физики.

Известно, что в вакууме рождаются пары виртуальных - короткоживущих частиц и античастиц, но сильное электромагнитное поле (см. Поле физическое, Электромагнитное) способно их разделить друг от друга и тем самым превратить в обычные - долгоживущие частицы.

Такой же эффект может обеспечиваться и в гравитационном поле черной дыры.

Для его объяснения требуется напомнить, что вакуум, кроме упомянутых частиц, порождает и пары виртуальных фотонов. Когда такая пара рождается в непосредственной близости к горизонту событий, но один из ее компонентов рождается внутри него, а другой снаружи, то фотон родившийся внутри неизбежно остается под горизонтом событий, а фотон родившийся снаружи имеет возможность стать реальным и унести квант энергии от черной дыры.

Скорости обладающих массой покоя виртуальных частиц всегда меньше скорости света (см. Относительности теория, специальная). Поэтому для них такой же механизм их разделения в гравитационном поле возможен вблизи сферы аналогичной горизонту событий, но характерной для их скоростей. Они уносят вещество. В любом случае такие сферы располагаются снаружи сферы Шварцшильда, или горизонта событий.

Таким образом, как фотоны, так и частицы обладающие массой покоя, уносят от черной дыры материю и она, как бы, 'испаряется'.

Интенсивность этого процесса обратно пропорциональна массе черной дыры, т.е. черные дыры с меньшими массами 'испаряются' быстрее. При этом, естественно, с уменьшением массы 'испаряющейся' дыры, это процесс ускоряется. На последнем этапе, остаток дыры должен взрываться с импульсным выделением энергии.

Промежуток времени необходимый для 'испарения' черных дыр даже малой массы, например, с массой земной горы Эльбрус очень велик. Для этого необходимы миллиарды лет и только в наше время такие дыры, сформировавшиеся в ранний период существования Вселенной, должны начинать взрываться. Время же полного 'испарения' черных дыр звездных масс, не говоря уж о дырах в миллионы звездных масс, в миллиарды раз больше.

При взрывах черных дыр на конечных стадиях их 'испарения' за время порядка 0,1 секунды выделяется значительная энергия, однако, примерно, в сто раз меньшая, чем та, что излучает Солнце за такой же промежуток времени.

Такие краткосрочные события, сопровождающиеся столь относительно небольшим энерговыделением, зарегистрировать довольно сложно и они пока не наблюдались. Поэтому экспериментального подтверждения существования черных дыр малой массы и самого процесса 'испарения' черных дыр пока нет.

См. также Гравитационный коллапс.