Могут ли черные дыры появиться на свет?
12.09.2006 10:10 | С. Б. Попов/ГАИШ, Москва
В свежей статье группа американских физиков исследует вопрос о коллапсе. Вывод статьи состоит в том, что по крайней мере в рассмотренной модели горизонт не образуется. Коллапсирующая оболочка успевает испариться до его появления.
[Цитировать][Ответить][Новое сообщение]
| Форумы >> Обсуждение публикаций Астронета |
| Список / Дерево Заголовки / Аннотации / Текст |
- >> Могут ли черные дыры появиться на свет?
(С. Б. Попов/ГАИШ, Москва,
12.09.2006 10:10, 7.5 КБайт, ответов: 3)
В начале 21 века черные дыры кажутся привычными. Никто не удивляется, увидев, скажем, в новостях сюжет о наблюдениях одной из них с помощью приборов какой-нибудь рентгеновской космической обсерватории. Ученые активно обсуждают разные аспекты, связанные с этими удивительными объектами. Кто-то ждет, когда гравитационные антенны зафиксируют слияния черных дыр. Кто-то проявляет беспокойство по поводу планируемых ускорительных экспериментов, в которых могут образовываться (и тут же испаряться) крошечные черные дырочки. Кто-то рассчитывает спектры масс черных дыр, образующихся при коллапсе звезд. Кто-то моделирует эволюцию черных дыр в тесных двойных системах. Кто-то рассматривает вопрос о том, как найти близкие молодые черные дыры... Термин прижился. Редакторы не требуют от авторов как-то дополнительно его пояснять (совсем не то с кварковыми звездами или еще с какой-нибудь экзотикой). Однако в физике черных дыр есть немало белых пятен.
Хорошо известно, что, если вы бросите в черную дыру фонарик с очень "долгоиграющей" батарейкой, то вы никогда не увидите, как фонарик совсем исчезнет из виду (предполагается, что у вас есть идеально чувствительная аппаратура). Вам будет казаться, что фонарик падает все медленнее и медленнее. Свет от него будет все краснее и краснее (потом, все "радиее и радиее", т.к. вы будете регистрировать уже крайне низкочастотное радиоизлучение). Т.о., с точки зрения внешнего наблюдателя фонарик никогда не пересечет горизонт. Точно также можно говорить о том, что с точки зрения такого наблюдателя коллапс звезды, который должен был бы привести к формированию черной дыры, ибо никакие силы уже не могут удерживать вещество, никогда не закончится. Другое дело, что при этом всегда приговариваются такие слова: "Если наблюдатель будет падать вместе с веществом, то все будет по иному: он таки попадет внутрь взаправдашней черной дыры". Мы тоже приговаривали такие слова, ибо они являются стандартным результатом. Мы даже придумали прекрасную иллюстрацию коллапсирующего облака, состоящего из часов. Внешний наблюдатель всегда будет видеть часы в самом центре облака, но стрелки на них практически замрут.... Однако "стандартность" в таком вопросе еще не означает "окончательность". С черными дырами связано немало вопросов. Как они образуются? Испаряются ли они до конца? Что происходит с веществом, падающим в них? Что происходит с информацией? Есть много теорий, но ясно, что до окончательного ответа пока далеко. Ниже я постараюсь кратко описать суть недавно появившейся работы "Observations of incipient black holes and the information loss problem", написанной учеными из Case Western Reserve University (USA). Она появилась в Архиве в начале сентября 2006 г.: gr-qc/0609024. Среди авторов такой известный человек как Лоуренс Краусс (Lawrence Krauss).
Прежде чем перейти к сути результатов статьи замечу, что я -астрофизик, а не специалист в физике черных дыр или в близких областях теоретической физики. Надеюсь, что комментарии от специалистов не заставят себя ждать. По всей видимости статья станет предметом обсуждения на нескольких московских семинарах (в частности, семинара им. Зельманова в ГАИШ МГУ). Для тех, кто хочет перед тем, как двигаться дальше, посмотреть общую информацию о черных дырах на русском языке, рекомендую статью из "Физики космоса".
В статье рассматривает коллапс сферически симметричной доменной стенки. Авторы приводят несколько важных результатов. Первый из них не содержит сенсационности. Он лишь подтверждает, что и в случае квантового рассмотрения внешний наблюдатель никогда не дождется момента коллапса. Это означает, что, скажем, физики в ЦЕРНе, изучающие столкновения частиц с образованием черных дыр, не смогут ответить на вопрос "когда по их часам образовалась черная дыра". Поэтому оставим этот результат и перейдем к более удивительным.
Смотрите. Мы говорим, что с точки зрения внешнего наблюдателя горизонт никогда не образуется. Тем не менее наблюдатель должен видеть хоукинговское излучение. Т.е., с точки зрения внешнего наблюдателя даже в стандартной картине происходит довольно интересная вещь: черная дыра испаряется даже не образовавшись! Существенно более детальное рассмотрение привело авторов статьи к интересному заключению: доменная стенка полностью испаряется до образования горизонта. Более того, сопутствующий наблюдатель (падающий вместе со стенкой, но немного отстающий от нее) не пересечет никакого горизонта, ибо его просто нет! Все, что он увидит, это яркая вспышка, соответствующая полному испарению доменной стенки.
Этот результат имеет интересное следствие в смысле естественного разрешения т.н. информационного парадокса. Коли горизонт не образуется, то никакой потери информации и нет! Другое дело, если черная дыра существовала изначально. Такое, в принципе, возможно. Это случай т.н. первичных черных дыр. Вероятно, пишут авторы, есть разница между вселенными, в которых изначально черные дыры (т.е. горизонты) есть, и теми, в которых они отсутствуют.
Важным выводом статьи является то, что ускорительные эксперименты не могут привести к появлению "настоящих черных дыр", т.е. ни в какой системе отсчета горизонт в таком эксперименте не образуется. Другой важный вывод состоит в том, что излучение черных дыр не будет иметь точно чернотельный спектр. В принципе, это не новость, и в расчетах ускорительных экспериментов это уже было отмечено. Тем не менее, результат очень важен, поскольку получен для достаточно общего случая.
Разумеется, результаты получены в рамках определенных предположений и упрощений. Авторы кратко обсуждают их в конце статьи, но я, не будучи специалистом, воздержусь от комментариев по этому поводу. Краткие комментарии специалистов сводятся к тому, что роль предположений может быть очень велика.
Авторы, разумеется, обсуждают, как их результаты могут быть проверены. Кроме астрономических данных и ускорительных экспериментов, они обращаются к моделированию черных дыр в физике конденсированных сред. Не уверен, что такие аналогии могут дать окончательное подтверждение (или опровержение), тем не менее, это также очень интересно. Будем ждать развития событий.
Я благодарю К.А. Постнова за указание на статью и обсуждение и С.О. Алексеева за комментарии к тексту.
- Re: лНЦСР КХ ВЕПМШЕ ДШПШ ОНЪБХРЭЯЪ МЮ ЯБЕР?
(К. Я. Ропотенко,
21.09.2006 11:09, 2.2 КБайт)
ъ ОПЕДКЮЦЮЧ БЯЕЛ ГЮХМРЕПЕЯНБЮММШЛ БГЪРЭ Б ПСЙХ ЙМХЦС мНБХЙНБЮ Х тПНКНБЮ тХГХЙЮ ВЕПМШУ ДШП Х ПЮЯЙПШРЭ МЮ ЯРП. 100.
пЮЯЯЛНРПХЛ ДХЮЦПЮЛЛС щДДХМЦРНМЮтХМЙЕКЭЬРЕИМЮ ЦПЮБХРЮЖХНММНЦН ЙНККЮОЯЮ (Й ЯНФЮКЕМХЧ, Ъ МЕ ЯЛНЦ МЮИРХ/ЯНГДЮРЭ ЙЮПРХМЙС. юБРНПШ http://arxiv.org/PS_cache/gr-qc/pdf/0609/0609024.pdf Б ЯБНЕЛ ЮМЮКХГЕ ХЯОНКЭГНБЮКХ ДХЮЦПЮЛЛС оЕМПНСГЮ, ВРН МЕ РЮЙ МЮЦКЪДМН).
яНЦКЮЯМН ЮБРНПЮЛ ЙМХЦХ ВЕПМЮЪ ДШПЮ БНГМХЙЮЕР МЕ Б ЛНЛЕМР БПЕЛЕМХ t1, ЙНЦДЮ ЙНККЮОЯХПСЧЫЕЕ РЕКН ЯФХЛЮЕРЯЪ ДН ПЮГЛЕПЮ, ПЮБМНЦН ЕЕ ЦПЮБХРЮЖХНММНЛС ПЮДХСЯС, Ю ПЮМЭЬЕ - Б ЛНЛЕМР t0. цНПХГНМР ЯНАШРХИ НАПЮГСЧР ЯХЦМЮКШ, ХДСЫХЕ ЯН ЯЙНПНЯРЭЧ ЯБЕРЮ Х БШЬЕДЬХЕ ХГ ЖЕМРПЮ РЕКЮ ЙЮЙ ПЮГ Б РЮЙНИ ЛНЛЕМР t0, ВРН ДНЯРХЦЮЧР ОНБЕПУМНЯРХ РЕКЮ, ЙНЦДЮ НМН ЯФХЛЮЕРЯЪ ДН ЦПЮБХРЮЖХНММНЦН ПЮДХСЯЮ.
оСЯРЭ РЕОЕПЭ Б ЛНЛЕМР БПЕЛЕМХ ЛЕФДС t0 Хt1 РЕКН БГНПБЕРЯЪ (ХКХ ХЯОЮПХРЯЪ ЙЮЙ ЯТЕПХВЕЯЙЮЪ ДНЛЕММЮЪ ЯРЕМЙЮ) Х ЕЦН БЕЫЕЯРБН ПЮГКЕРЮЕРЯЪ Б АЕЯЙНМЕВМНЯРЭ. б ЩРНИ ЯХРСЮЖХХ ЦНБНПХРЭ Н ЯСЫЕЯРБНБЮМХХ ВЕПМНИ ДШПШ Б ОЕПХНД НРt0 ДН БГПШБЮ МЕБЕПМН, ОНЯЙНКЭЙС ЦНПХГНМР ЯНАШРХИ МЕ НАПЮГСЕРЯЪ.
сЙЮГЮММЮЪ БНГЛНФМНЯРЭ ЕЯРЭ ЯКЕДЯРХЕ НАЫЕЦН ЯБНИЯРБЮ нрн, ЯНЦКЮЯМН ЙНРНПНЛС МЮ МЮЯРНЪЫЕЕ БКХЪЕР МЕ РНКЭЙН ОПНЬКНЕ, МН Х АСДСЫЕЕ. б ТХГХЙЕ ВЕПМШУ ДШП ЦНПХГНМР ЯНАШРХИ НОПЕДЕКЪЕРЯЪ МЕ РНКЭЙН НЯНАЕММНЯРЪЛХ ОПНЯРПЮМЯРБЮ-БПЕЛЕМХ Б ДЮММШИ ЛНЛЕМР, МН Х БЯЕИ АСДСЫЕИ ХЯРНПХЕИ (СОЮДЕР КХ ЙЮЙНЕ РН-РЕКН Б ВЕПМСЧ ДШПС ХКХ МЕР). гЮДЮВЮ МЮУНФДЕМХЪ ЦНПХГНМРЮ ЯНАШРХИ ЕЯРЭ ГЮДЮВЮ Я ЙНМЕВМШЛХ, Ю МЕ Я МЮВЮКЭМШЛХ СЯКНБХЪЛХ. дКЪ РНЦН ВРНАШ ОНДВЕПЙМСРЭ ЩРН ЯБНИЯРБН ЕЦН МЮГШБЮЧР "РЕКЕНКНЦХВЕЯЙНИ" ОПХПНДНИ ЦНПХГНМРЮ ЯНАШРХИ, Б ОПНРХБНОНКНФМНЯРЭ ОПХВХММНИ ОПХПНДЕ НАШВМШУ ДХМЮЛХВЕЯЙХУ ЯХЯРЕЛ
рЮЙХЛ НАПЮГНЛ, ЯКСВЮИ, ПЮГНАПЮММШИ Б http://arxiv.org/PS_cache/gr-qc/pdf/0609/0609024.pdf, ОН-ЛНЕЛС ЛМЕМХЧ, ЕЯРЭ ДНБНКЭМН НАЫХИ Х ЛНДЕКЭМН-МЕГЮБХЯХЛШИ: КЧАНЕ РЕКН, БГНПБЮБЬЕЕЯЪ/ХЯОЮПХБЬЕЕЯЪ ДН ЛНЛЕМРЮ t1 МЕ НАПЮГСЕР ВЕПМСЧ ДШПС Х ЦНПХГНМР ЯНАШРХИ. йПНЛЕ РНЦН, ЩРНР ЯКСВЮИ МЕ НАКЮДЮЕР ОПХМЖХОХЮКЭМНИ МНБХГМНИ Х Б НАЫЕЛ БХДЕ СФЕ НОХЯЮМ Б КХРЕПЮРСПЕ.
- Re: Могут ли черные дыры появиться на свет?
(А. В. Рыков,
5.10.2006 11:15, 1.4 КБайт, ответов: 1)
Приношу свои извинения Сергею Борисовичу Попову. Он "на духу" не переносит Анатолия Рыкова. Вероятно за то, что у последнего несколько другая точка зрения на устовшиеся "факты" физики и астрофизики.
Постараюсь Сергея Попова "не подставлять" Проблема покраснения фонарика по мере продвижения к "горизонту событий" черной дыры. Все верно - красное смещение по мере приближения к чёрной дыре реально. Но оно имеет "двуликую" интепретацию, которая проистекает из формулы для длины волны, скорости света и частоты излучения в источнике:
L=c/f.
Ясно, что при постулате c=const в красном смещении обязана уменьшаться частота излучения (фанарика). А это соответствует замедлению времени. Все в соответсвии с GR.
Есть другая альтернатива - скорость света уменьшается по мере приближения к черной дыре, к источнику сильной гравитации. А фонарик как был неизменным источником частоты f, так им и остался. С каких таких причин должна измениться "физиология" батарейки и лампы накаливания? Поэтому реальная альтернатива состоит в зависимости скорости света от гравитации. Это совершенно новая интепретация в астрофизики, влекущая за собой пересмотр многих явлений космоса. И возврат к принципу Гюйгенса относительно преломления света:
n=c/c(i) .
Сергей Борисович! Прошу у Вас извенения за вторжение в Вашу сферу интересов.
Анатолий Рыков
- Re[2]: Могут ли черные дыры появиться на свет?
(А. В. Рыков,
5.10.2006 11:22, 1.6 КБайт)
Исправление грамматики:
Приношу свои извинения Сергею Борисовичу Попову. Он "на духу" не переносит Анатолия Рыкова. Вероятно за то, что у последнего несколько другая точка зрения на устоявшиеся "факты" физики и астрофизики.
Постараюсь Сергея Попова "не подставлять". Проблема покраснения излучения фонарика по мере продвижения к "горизонту событий" черной дыры. Все верно - "красное смещение" по мере приближения к "чёрной дыре" реально. Но оно имеет "двуликую" интерпретацию, которая проистекает из формулы для длины волны, скорости света и частоты излучения в источнике:
L=c/f.
Ясно, что при постулате c=const в "красном смещении" обязана уменьшаться частота излучения f (фанарика). А это соответствует замедлению времени. Все в соответсвии с GR.
Есть другая альтернатива - скорость света уменьшается по мере приближения к черной дыре, к источнику сильной гравитации. А фонарик как был неизменным источником частоты f, так им и остался. С каких таких причин должна измениться "физиология" батарейки и лампы накаливания? Поэтому реальная альтернатива состоит в зависимости скорости света от гравитации. Это совершенно новая интепретация в астрофизики, влекущая за собой пересмотр многих явлений космоса. И возврат к принципу Гюйгенса относительно преломления света:
n=c/c(i) .
Сергей Борисович! Прошу у Вас извенения за вторжение в Вашу сферу интересов.
Анатолий Рыков