нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Чорна діра

   
 

"Чорна діра", космічний об'єкт, що виникає в результаті релятивістського колапсу гравітаційного масивних тіл. Катастрофічна гравітація стисненням (колапсом) може закінчуватися, зокрема, еволюція зірок, маса яких до моменту стиснення перевищує деяку критичну величину. Значення критичної маси точно не визначено і залежно від прийнятого рівняння стану речовини змінюється від 1,5 ? до 3 ? (де ?- маса Сонця). При будь-якому рівнянні стану речовини загальна теорія відносності пророкує відсутність стійкої рівноваги для холодних зірок у декількох сонячних мас. Якщо після втрати стійкості в зірці не відбувається звільнення енергії, достатньої для зупинки стиснення або для часткового вибуху, при якому залишилася після вибуху маса стала б менше критичної, то центральні частини зірки коллапсируют і за короткий час досягають гравітаційного радіуса rg. Ніякі сили не можуть перешкодити подальшому стисненню зірки, якщо її радіус зменшиться до rg (до радіуса т. н. Сфери Шварцшильда). Основна властивість сфери Шварцшильда полягає в тому, що ніякі сигнали, що випускаються з поверхні зірки, що досягла цієї сфери, не можуть вийти назовні. Таким чином, в результаті гравітаційного стиснення масивних зірок з'являється область простору-часу, з якої не може вийти ніяка інформація про фізичні процеси, що відбуваються всередині неї.

"Ч. д." володіє зовнішнім гравітаційним полем, властивості якого визначаються масою, моментом обертання і, можливо, електричним зарядом, якщо коллапсирующая зірка була електрично заряджена. На великих відстанях поле "Ч. д." практично не відрізняється від полів тяжіння звичайних зірок, і рух ін тіл, взаємодіючих з "Ч. д." на великій відстані, підкоряється законам механіки Ньютона. Як показують розрахунки, у що обертається "Ч. д." поза її поверхні повинна існувати область, обмежена поверхнею статичного межі, - т. н. ергосфера. Сила тяжіння з боку "Ч. д.", діюча на нерухоме тіло, поміщене в ергосферу, звертається в нескінченність. Однак ця сила конечна, якщо тіло має моментом обертання, що збігається за напрямком з кутовим моментом "Ч. д.", тому будь-які частинки, що опинилися в ергосферу, будуть обертатися навколо "Ч. д.". Наявність ергосфери може призвести до втрати енергії обертається "Ч. д.". Це можливо, зокрема, в тому випадку, якщо деякий тіло, влетівши в ергосферу, розпадається (наприклад, в результаті вибуху) біля поверхні "Ч. д." на дві частини, причому одна з них продовжує падіння на "Ч. д.", а друга вилітає з ергосфери. Параметри вибуху можуть бути такими, що енергія вилетіла з ергосфери частини більше енергії первісного тіла. Додаткова енергія при цьому черпається з енергії обертання "Ч. д.". Зі зменшенням моменту обертання "Ч. д." поверхню статичного межі зливається з поверхнею "Ч. д." і ергосфера зникає. Швидке обертання коллапсірующая тіла перешкоджає утворенню "Ч. д." внаслідок дії відцентрових сил обертання. Тому "Ч. д." не може мати момент обертання більший деякого екстремального значення.

Як показують квантово розрахунки, в сильному гравітаційному полі "Ч. д." можуть народжуватися частки - фотони, нейтрино, Гравітон, електрон-позитронного пари та ін .; в результаті "Ч. д." випромінює як чорне тіло з ефективною температурою ? навіть тоді, коли ніяке речовина на неї не падає. Енергія цього випромінювання черпається з енергії гравітаційного поля "Ч. д.", що з часом призводить до зменшення маси "Ч. д.". Однак через низьку ефективність процеси квантового випромінювання несуттєві для масивних "Ч. д.", що виникають в результаті колапсу зірок. На ранніх (гарячих і надщільних) етапах розвитку Всесвіту в ній через неоднорідного розподілу речовини могли утворитися "Ч. д." з різною масою - від 10 ?5 г до маси Сонця і більше. На відміну від "Ч. д." - Сколлапсировала зірок ці "Ч. д." отримали назв. первинних. Процеси квантового випромінювання зменшують масу "Ч. д.", і до теперішнього часу всі первинні "Ч. д." з масою менше 10 15 г повинні були "випаруватися". Інтенсивність і ефективна температура випромінювання "Ч. д." збільшуються із зменшенням її маси, тому на останній стадії (для маси близько 3 . 10 9 г) "випаровування" "Ч. д." являє собою вибух з виділенням 10 30 ерг за 0,1 сек. Первинні "Ч. д." масою більшою ніж 10 15 г залишилися практично незмінними. Виявлення первинних "Ч. д." по їх випромінюванню дозволило б зробити важливі висновки про фізичні процеси, що протікали на ранніх стадіях еволюції Всесвіту.

Пошуки "Ч. д." у Всесвіті являють собою одну з актуальних завдань сучасної астрономії. Передбачається, що "Ч. д." можуть бути невидимими компонентами деяких подвійних зоряних систем. Однак цей висновок не достовірний, т.к. одна з зірок подвійної системи, будучи нормальною зіркою, може виявитися невидимої на тлі більш сильного світіння другий компоненти. Др. метод ототожнення "Ч. д." у подвійних системах грунтується на вивченні світіння речовини, яка перетікає до "Ч. д." з сусідньою (звичайної) зірки. Поблизу "Ч. д." з перетікає речовини утворюється диск, його шари рухаються навколо "Ч. д." з різними швидкостями (див. рис. ). Через тертя між сусідніми шарами речовина в диску нагрівається до десятків мільйонів градусів, і внутрішні області диска випромінюють енергію в рентгенівському діапазоні електромагнітного спектру. Аналогічне випромінювання буде народжуватися і в тому випадку, якщо на місці "Ч. д." в подвійній системі перебуватиме нейтронна зірка , але остання не може мати масу більше деякого граничного значення. В результаті космічних досліджень відкрито велике число джерел рентгенівського випромінювання в подвійних зоряних системах. Найбільш вірогідним кандидатом в "Ч. д." є рентгенівський джерело Лебідь Х-1. Маса джерела в цій подвійній системі, яку можна оцінити з спостерігається швидкості руху оптичної зірки по орбіті і законів Кеплера, перевищує 5 , тобто більше граничного значення маси для нейтронної зірки. Передбачається також, що в ядрах активних галактик і квазарах можуть перебувати надмасивні "Ч. д." ( М? 10 6 -10 8 ) і спостережувана активність цих об'єктів обумовлена ??падінням на "Ч. д." навколишнього їхнього газу.

Літ.: Зельдович Я. Б., Новіков І. Д., Теорія тяжіння і еволюція зірок, М., 1971; Пенроуз Р ., "Чорні діри", "Успіхи фізичних наук", 1973, т. 109, ст. 2; Шкловський І. С., Зірки: їх народження, життя і смерть, М., 1975, Торн К., Пошуки чорних дір, пров. з англ., "Успіхи фізичних наук", 1976, т. 118, ст. 3; Фролов В. П., Чорні дірки і квантові процеси в них, там же; Шакура Н. І., Нейтронні зірки і "чорні діри" в подвійних зоряних системах, М., 1976; Новіков І. Д., Чорні діри у Всесвіті, М., 1977; Мізнер Ч., Торн К., Уілер Дж., Гравітація, пров. з англ., т. 1 ? 3, М., 1977.

© Н. І. Шакура.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка