 |
Астронет: Patricia Schwarz/CalTech Перевод "Официального Сайта Теории Суперструн" http://variable-stars.ru/db/msg/1199352/bh/blackh2.html |
<< Гравитационный коллапс | Оглавление
| Хокинговское излучение задает новые вопросы >>
Свойства черных дыр
Телескоп им. Хаббла был запущен в 1990 году, и с тех пор с его помощью было сделано немало наблюдений различных кандидатов в черные дыры, включая показанную на фотографии ниже предполагаемую черную дыру в центре галактики NGC 6251. Однако само понятие черной дыры зародилось в теоретической физике значительно раньше, еще до того, как были начаты первые такие поиски возможных кандидатов в черные дыры. Разработка Эйнштейном его Общей Теории Относительности дала физикам тот необходимый математический аппарат, с помощью которого можно описать гравитационную силу с учетом постоянства скорости света. Большая часть того, что, как мы считаем, мы знаем о черных дырах, пришло как раз из теоретических моделей в Общей теории относительности. |
| Черная дыра, "подсвеченная" газом |
Но для того, чтобы наблюдать черные дыры в Природе, необходимо знать, как такие абстрактные теоретические модели переходят в то, что мы можем наблюдать во Вселенной.
Абстрактные черные дыры
В абстрактных моделях черных дыр, черные дыры изучаются, как будто бы во всей Вселенной есть только конкретная данная черная дыра. Используя это предположение можно использовать математический аппарат теории относительности и можно делать предсказания относительно поведения черных дыр. При этом получаемые предсказания очень полезны в понимании наблюдаемых свойств наблюдаемых черных дыр. Кроме того, многие вещи про черные дыры можно узнать только используя математический аппарат, поскольку вряд ли мы когда сможем узнать их в прямых измерениях.В рамках общей теории относительности пути распространения света можно вычислить для различного распределения вещества и энергии используя так называемые уравнения геодезических. Решения уравнения геодезических представляют собой путь, по которому будет двигаться свободно падающая тестовая частица. Например, футбольный мяч, после того, как его пнул футболист но до того, как он ударится о что-либо, будет свободно падающей частицей и будет двигаться по геодезической в пространстве-времени.
Свет движется в пространстве-времени как раз по геодезическим. Когда геодезическая пересекает горизонт событий черной дыры, она уже не вернется назад. И тогда во Вселенной, в которой плотность энергии никогда не бывает отрицательной, такое поведение света ведет математически в двум важным свойствам черных дыр:
площадь горизонта событий черной дыры может только возрастать и не может убывать. Это также означает, что две черные дыры могут слиться в одну большую, но одна черная дыра не может распасться на две более мелкие.
гравитационный потенциал на горизонте событий постоянен,
он равновелик в каждой точке горизонта событий.
Имейте в виду - в соответствии с первым свойством черная дыра не может
распадаться или даже исчезать, равно как и распадаться на более мелкие черные дыры. Однако это
изменится, когда добавим квантовую механику в теорию в следующей части.
Наблюдаемые черные дыры
Если черная дыра "захватывает" весь свет, попадающий на нее и не выпускает его наружу, как вообще можно надеяться ее увидеть?
В абстрактных теоретических моделях черных дыр они рассматриваются как будто во всей Вселенной есть только одна эта черная дыра. Однако в нашей реальной Вселенной есть пыль и газ, а также звезды, планеты и галактики. И когда пыль и газ падают на черную дыру, то они так быстро приближаются к горизонту событий, что атомы ионизируются и испускают свет, который улетает не пересекая горизонт событий.
Таким образом астрономы и астрофизики обнаруживают черные дыры именно с помощью такого света, который может придти только от вещества, падающего на нечто, что может быть только черной дырой, но не нормально гравитирующего массивного объекта типа звезды.
Однако зачастую этот свет довольно трудно увидеть - вокруг черных дыр часто бывают облака межзвездной пыли, которые скрывают от нас многие особенности черных дыр.
<< Гравитационный коллапс | Оглавление
| Хокинговское излучение задает новые вопросы >>