Астрофизични тайни на черно-белите дупки. Интересни факти за черните дупки

Научното мислене понякога конструира обекти с такива парадоксални свойства, че дори най-претенциозните учени отначало отказват да ги разпознаят. Най-очевидният пример в историята на съвременната физика е дългогодишната липса на интерес към черните дупки, екстремните състояния на гравитационното поле, прогнозирана преди почти 90 години. Дълго време те се смятаха за чисто теоретична абстракция и едва през 60-те и 70-те те вярваха в своята реалност. Основното уравнение на теорията за черната дупка обаче е получено преди повече от двеста години.

Вдъхновението на Джон Мишел

Името на Джон Мишел, физик, астроном и геолог, професор от Кембриджския университет и пастор на Английската църква, беше напълно незаслужено загубено сред звездите на английската наука от 18 век. Мичъл полага основите на сеизмологията - науката за земетресенията, извърши отлично изследване на магнетизма и много преди Куломб изобретява торсионни скали, които използва за гравиметрични измервания. През 1783 г. той се опитва да комбинира двете велики творения на Нютон - механиката и оптиката. Нютон смяташе за светлина поток от минутни частици. Мичъл предположи, че леките корпускули, като обикновената материя, се подчиняват на законите на механиката. Следствието от тази хипотеза се оказа много нетривиално - небесните тела могат да се превърнат в капани за светлина.

Как Митъл причини? Изстрелът с пушка от повърхността на планетата напълно ще преодолее привличането си само ако първоначалната му скорост надвиши стойността, наречена втора космическа скорост и скорост на бягство. Ако гравитацията на планетата е толкова силна, че скоростта на бягство надвишава скоростта на светлината, леките корпускули, освободени в зенита, няма да могат да стигнат до безкрайността. Същото ще се случи и с отразена светлина. Следователно за много далечен наблюдател планетата ще бъде невидима. Мичъл изчисли критичната стойност на радиуса на такава планета R cr в зависимост от нейната маса M, намалена до масата на нашето Слънце M s: R cr \u003d 3 km x M / M s.

Джон Мишел повярва на своите формули и предположи, че в дълбочините на космоса се крият много звезди, които не могат да се видят от Земята с нито един телескоп. По-късно големият френски математик, астроном и физик Пиер Саймън Лаплас стига до същото заключение, който го включва в първото (1796) и второто (1799) издание на своето „Представяне на световната система“. Но третото издание е публикувано през 1808 г., когато повечето физици вече смятат светлинните трептения на етера. Наличието на „невидими“ звезди противоречи на вълновата теория на светлината и Лаплас смята за най-добре да не ги споменава. В следващите времена тази идея се считаше за любопитство, достойно за излагане само в произведения по историята на физиката.

Модел на Шварцшилд

През ноември 1915 г. Алберт Айнщайн публикува теорията за гравитацията, която нарича Общата теория на относителността (GTR). Тази творба веднага намерила благодарна читателка в лицето на колегата си от Берлинската академия на науките Карл Шварцшилд. Именно Шварцшилд беше първият в света, който използва GTR за решаване на конкретен астрофизичен проблем, за изчисляване на метриката на пространството и времето отвън и вътре в не въртящо се сферично тяло (за конкретност, ще го наречем звезда).

От изчисленията на Шварцшилд следва, че гравитацията на звезда не изкривява твърде много структурата на пространството и времето на Нютон, само ако радиусът му е много по-голям от стойността, изчислена от Джон Мичъл! Този параметър първо се нарича радиус на Шварцшилд, а сега се нарича гравитационен радиус. Според GR гравитацията не влияе на скоростта на светлината, но намалява честотата на светлинните вибрации в същата пропорция, в която забавя времето. Ако радиусът на една звезда е 4 пъти по-голям от гравитационния радиус, тогава потокът от времето върху нейната повърхност се забавя с 15% и пространството придобива осезаема кривина. Когато се удвои, той се огъва по-силно и времето забавя хода си с 41%. Когато гравитационният радиус се достигне, времето на повърхността на звездата напълно спира (всички честоти изчезват, радиацията замръзва и звездата изгасва), но кривината на пространството там все още е ограничена. Далеч от звездата, геометрията все още остава Евклидова и времето не променя скоростта си.

Въпреки факта, че стойностите на гравитационния радиус на Мишел и Шварцшилд съвпадат, самите модели нямат нищо общо. При Мишел пространството и времето не се променят, но светлината се забавя. Една звезда, чийто размер е по-малък от гравитационния й радиус, продължава да свети, но е видима само за не твърде далечен наблюдател. При Шварцшилд скоростта на светлината е абсолютна, но структурата на пространството и времето зависи от гравитацията. Звезда, която пропада под гравитационния радиус, изчезва за всеки наблюдател, където и да се намира (по-точно, може да бъде открита чрез гравитационни ефекти, но не и от радиация).

От неверие до утвърждаване

Шварцшилд и неговите съвременници вярвали, че такива странни космически обекти в природата не съществуват. Самият Айнщайн не само се придържаше към тази гледна точка, но и погрешно вярваше, че той е в състояние да обоснове мнението си математически.

През 30-те години на миналия век младият индийски астрофизик Чандрасекар доказва, че звезда, която консумира ядрено гориво, изхвърля черупката си и се превръща в бавно охлаждащо се бяло джудже, само ако масата му е по-малка от 1,4 слънчеви маси. Скоро американецът Фриц Цвики осъзнал, че взривовете на свръхнови произвеждат изключително плътни тела от неутронна материя; по-късно Лео Ландау стига до същото заключение. След работата на Чандрасекар беше очевидно, че само звезди с маса над 1,4 слънчеви маси могат да претърпят такава еволюция. Затова възникна естественият въпрос: има ли горна граница на масата за свръхнови, които неутронните звезди оставят след себе си?

В края на 30-те години бъдещият баща на американската атомна бомба Робърт Опенхаймер установи, че такава граница наистина съществува и не надвишава няколко слънчеви маси. Тогава не беше възможно да се даде по-точна оценка; сега е известно, че масата на неутронните звезди трябва да бъде в интервала от 1,5-3 M s. Но дори от приблизителните изчисления на Опенхаймер и неговия възпитаник Георги Волков следва, че най-масовите потомци на свръхнове не стават неутронни звезди, а преминават в някакво друго състояние. През 1939 г. Опенхаймер и Хартланд Снайдер по идеализиран модел доказват, че масивна срутваща се звезда свива гравитационния си радиус. От техните формули всъщност следва, че звездата не спира дотам, но съавторите се въздържат от такъв радикален извод.

Окончателният отговор е намерен през втората половина на 20 век чрез усилията на цяла плеяда от блестящи теоретични физици, включително съветски. Оказа се, че такъв срив винаги   компресира звездата "до спирка", като напълно унищожава веществото си. Резултатът е сингулярност, „свръхконцентрат“ на гравитационното поле, затворено в безкрайно малък обем. За фиксиран отвор това е точка, за въртящ се отвор - пръстен. Изкривяването на пространственото време и, следователно, силата на гравитацията близо до сингулярност са склонни към безкрайност. В края на 1967 г. американският физик Джон Арчибалд Уилър е първият, който нарече подобен финал на звезден срив черна дупка. Физиците харесаха новия термин и зарадваха журналистите, които го разбиха по целия свят (въпреки че французите не го харесаха отначало, тъй като изразът trou noir подсказваше съмнителни асоциации).

Над хоризонта

Черната дупка не е нито материя, нито радиация. С известна степен на образност можем да кажем, че това е самоподдържащо се гравитационно поле, концентрирано в силно извита област на пространство-време. Външната му граница се определя от затворена повърхност, хоризонтът на събитията. Ако звездата не се е завъртяла преди срутването, тази повърхност се оказва обикновена сфера, чийто радиус съвпада с радиуса на Шварцшилд.

Физическото значение на хоризонта е много ясно. Светлинен сигнал, изпратен от външната му среда, може да стигне до безкрайно далечно разстояние. Но сигналите, изпратени от вътрешния регион, не само не преминават през хоризонта, но неминуемо „попадат“ в сингулярността. Хоризонтът е пространствена граница между събития, които могат да станат известни на земните (и всякакви други) астрономи, и събития, информация за които в никакъв случай няма да излезе.

Както трябва да бъде „според Шварцшилд“, далеч от хоризонта, привличането на дупката е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието, следователно за далечен наблюдател се проявява като обикновено тежко тяло. Освен масата, дупка наследява инерционния момент на срутена звезда и нейния електрически заряд. И всички останали характеристики на предшестващата звезда (структура, състав, спектрален клас и др.) Отиват в забвение.

Изпращаме сонда до дупката с радиостанция, която изпраща сигнал веднъж в секунда по време на борда. За отдалечен наблюдател, когато сондата се приближава до хоризонта, интервалите от време между сигналите ще се увеличават - по принцип неограничено. Щом корабът пресече невидимия хоризонт, той ще бъде напълно безшумен за „вдлъбнатия“ свят. Това изчезване обаче няма да остане без следа, тъй като сондата ще даде на отвора си своята маса, заряд и въртящ момент.

Излъчване на черна дупка

Всички предишни модели са изградени единствено на базата на GR. Нашият свят обаче се управлява от законите на квантовата механика, които също игнорират черните дупки. Тези закони не ни позволяват да разглеждаме централната сингулярност като математическа точка. В квантов контекст диаметърът му се определя от дължината на Планк-Уилър от приблизително 10 -33 сантиметра. В тази област обикновеното пространство престава да съществува. Общоприето е, че центърът на дупката е запълнен с различни топологични структури, които се появяват и умират в съответствие с квантовите вероятностни закони. Свойствата на такова бълбукащо квазипространство, което Уилър нарече квантова пяна, все още не са добре разбрани.

Наличието на квантова сингулярност е пряко свързано със съдбата на материалните тела, попадащи дълбоко в черна дупка. Когато се приближавате към центъра на дупката, всеки предмет, направен от вече известни материали, ще бъде смазан и разкъсан от приливни сили. Въпреки това, дори ако бъдещите инженери и технолози създават някакви сплави и композити от тежък режим с безпрецедентни свойства, всички те все още са обречени да изчезнат: в края на краищата, в зоната на сингулярността няма нито обичайно време, нито познато пространство.

Сега нека разгледаме хоризонта на дупките в квантово механично лупа. Празно пространство - физически вакуум - всъщност далеч не е празно. Поради квантовите колебания на различни полета във вакуум много виртуални частици непрекъснато се раждат и умират. Тъй като гравитацията в близост до хоризонта е много голяма, колебанията му създават изключително силни гравитационни изблици. Когато се разпръснат в такива полета, новородените „виртуали“ придобиват допълнителна енергия и понякога се превръщат в нормални дълголетни частици.

Виртуалните частици винаги се раждат по двойки, които се движат в противоположни посоки (това се изисква от закона за запазване на инерцията). Ако гравитационното колебание извлича няколко частици от вакуума, може да се случи една от тях да се материализира извън хоризонта, а втората (античастица на първата) вътре. „Вътрешната“ частица ще падне в дупката, но „външната“ частица може да избяга при благоприятни условия. В резултат дупката се превръща в източник на радиация и поради това губи енергия и, следователно, маса. Следователно, черните дупки по принцип са нестабилни.

Това явление се нарича ефект на Хокинг, в чест на забележителния английски теоретичен физик, който го откри в средата на 70-те години. По-специално Стивън Хокинг доказа, че хоризонтът на черна дупка излъчва фотони по същия начин, както абсолютно черно тяло, нагрято до температура T \u003d 0,5 x 10 -7 x M s / M. От това следва, че с отварянето на дупката температурата й се повишава и "изпаряването" естествено се увеличава. Този процес е изключително бавен и животът на дупката с маса M е около 10 65 x (M / M s) 3 години. Когато размерът му стане равен на дължината на Планк - Уилър, дупката губи стабилност и експлодира, освобождавайки същата енергия като едновременната експлозия на милион десет мегатон водородни бомби. Интересното е, че масата на дупката към момента на нейното изчезване все още е доста голяма, 22 микрограма. Според някои модели дупката не изчезва без следа, а оставя след себе си стабилен реликт със същата маса, така наречения максимон.

maximon   роден преди 40 години - като термин и като физическа идея. През 1965 г. академик М. А. Марков предполага, че има горната граница на масата на елементарните частици. Той предложи да разгледа като тази пределна стойност стойността на масовото измерение, което може да се комбинира от три основни физични константи - константата на Планк h, скоростта на светлината C и гравитационната константа G (за любителите на детайлите: за да направите това, умножете h и C, разделете резултата по G и извлечете квадрата корен). Това са същите 22 микрограма, които са споменати в статията, тази стойност се нарича масата на Планк. От същите константи е възможно да се изгради количество с размер на дължина (дължината на Планк - Уилър ще излезе 10–33 см) и с размерно време (10–43 сек).
Марков отиде по-далеч в разсъжденията си. Според неговата хипотеза изпаряването на черна дупка води до образуването на "сух остатък" - максимон. Марков нарече такива структури елементарни черни дупки. Доколкото тази теория съответства на реалността, въпросът все още е отворен. Във всеки случай аналозите на марковските максимони се възраждат в някои модели на черни дупки, базирани на теорията за суперструните.

Дълбочини на пространството

Черните дупки не са забранени от законите на физиката, но съществуват ли в природата? Абсолютно строги доказателства за наличието в пространството на поне един такъв обект все още не са открити. Въпреки това е много вероятно в някои бинарни системи рентгеновите източници да са черни дупки със звезден произход. Това излъчване трябва да възникне поради аспирирането на атмосферата на обикновена звезда от гравитационното поле на съседна дупка. Газът по време на движение към хоризонта на събитията се загрява силно и излъчва рентгенови кванти. Поне две дузини източници на рентген се считат за подходящи кандидати за ролята на черни дупки. Освен това звездната статистика предполага, че само в нашата Галактика има около десет милиона дупки със звезден произход.

Черните дупки могат да се образуват и в процеса на гравитационна кондензация на материята в галактическите ядра. Така че има гигантски дупки с маса милиони и милиарди слънчеви лъчи, които по всяка вероятност са в много галактики. Явно дупка с маса от 3-4 милиона слънчеви маси е скрита в центъра на Млечния път, затворена от прашни облаци.

Стивън Хокинг стигна до извода, че черните дупки от произволна маса могат да се родят веднага след Големия взрив, който породи нашата Вселена. Първичните дупки с тегло до милиард тона вече са се изпарили, но по-тежките все още могат да се скрият в дълбините на космоса и да организират своевременно космически фойерверки под формата на мощни изблици на гама-лъчи. Досега обаче такива експлозии никога не са наблюдавани.

Фабрика за черна дупка

Възможно ли е обаче да се ускорят частиците в ускорител до толкова висока енергия, че сблъсъкът им поражда черна дупка? На пръв поглед тази идея е просто луда - експлозия на дупки ще унищожи целия живот на Земята. Освен това е технически невъзможно. Ако минималната маса на дупката наистина е равна на 22 микрограма, то в енергийните единици тя е 10 28 електрон-волта. Този праг е с 15 порядъка по-висок от възможностите на най-мощния ускорител в света - Големият адронен колайдер (LHC), който ще бъде пуснат на пазара в CERN през 2007 г.

Възможно е обаче стандартната оценка на минималната маса на отвора да бъде значително надценена. Във всеки случай, така казват физиците, които разработват теорията на суперструните, която включва квантовата теория на гравитацията (макар и далеч от пълна). Според тази теория, пространството има не три измерения, но не по-малко от девет. Не забелязваме допълнителни измервания, тъй като те са циклични в толкова малък мащаб, че нашите устройства не ги възприемат. Гравитацията обаче е вездесъща и прониква в скрити измерения. В триизмерното пространство силата на гравитацията е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, а в деветмерното - на осма степен. Следователно в многоизмерен свят гравитационното поле нараства с намаляващо разстояние много по-бързо, отколкото в триизмерен свят. В този случай дължината на Планк се увеличава многократно, а минималната маса на отвора рязко пада.

Теорията на струните предвижда, че в деветмерно пространство може да се роди черна дупка с маса само 10 -20 г. Прогнозната релативистка маса на протони, разпръснати в супер ускорителя на Zern, е приблизително еднаква. Според най-оптимистичния сценарий той ще може да произвежда по една дупка всяка секунда, която ще продължи около 10 -26 секунди. В процеса на неговото изпаряване ще се родят всички видове елементарни частици, които ще бъдат лесни за регистриране. Изчезването на дупката ще доведе до освобождаване на енергия, което не е достатъчно дори за загряване на един микрограм вода на хилядна степен. Следователно има надежда LHC да се превърне във фабрика на безобидни черни дупки. Ако тези модели са правилни, тогава такива дупки също ще могат да откриват орбитални космически лъчи от ново поколение.

Всичко по-горе се отнася за неподвижни черни дупки. Междувременно има въртящи се дупки с куп интересни свойства. Резултатите от теоретичния анализ на излъчването на черната дупка също доведоха до сериозно преосмисляне на концепцията за ентропия, която също заслужава отделна дискусия. За него - в следващия брой.

Хипотезата за съществуването на черни дупки е изложена за първи път от английския астроном Дж. Мишел през 1783 г. въз основа на корпускуларната теория на светлината и нютоновата теория на гравитацията. По това време вълновата теория на Хюйгенс и нейният известен вълнов принцип бяха просто забравени. Теорията на вълните не помогна на подкрепата на някои уважаеми учени, по-специално на известните петербургски академици М.В. Ломоносов и Л. Ойлер. Логиката на разсъжденията, довела Мишел към концепцията за черна дупка, е много проста: ако светлината се състои от частици-частици на светлинен етер, тези частици трябва, подобно на други тела, да бъдат привлечени от гравитационното поле. Следователно, колкото по-масивна е звездата (или планетата), толкова по-голямо привличане от нейната страна трябва да изпитва корпускулите и толкова по-трудно е светлината да напусне повърхността на такова тяло.

По-нататъшната логика предполага, че в природата могат да съществуват такива масивни звезди, привличането на които корпускулите вече не могат да преодолеят и те винаги ще изглеждат черни за външен наблюдател, въпреки че сами по себе си те могат да светят с ослепителен блясък, като Слънцето. Физически това означава, че втората космическа скорост на повърхността на такава звезда трябва да бъде не по-малка от скоростта на светлината. Изчисленията на Мишел показват, че светлината никога няма да напусне звезда, ако нейният радиус при средна слънчева плътност е 500 слънчеви. Тази звезда вече може да се нарече черна дупка.

След 13 години френският математик и астроном P.S. Лаплас изрази, най-вероятно, независимо от Мишел, подобна хипотеза за съществуването на такива екзотични предмети. Използвайки тромавия метод на изчисление, Лаплас намери радиуса на топката за дадена плътност, на повърхността на която параболичната скорост е равна на скоростта на светлината. Според Лаплас светлинните корпускули, бидейки гравитационни частици, трябва да се забавят от масивни звезди, излъчващи светлина, които имат плътност, равна на плътността на Земята, и радиус по-голям от слънцето 250 пъти.

Тази теория на Лаплас е включена само в първите две доживотни издания на известната му книга „Изложението на световната система“, публикувана през 1796 и 1799 година. Да, може би дори австрийският астроном Ф. К. фон Зах се заинтересува от теорията на Лаплас, публикувайки я през 1798 г. под заглавието „Доказателство за теоремата, че гравитационната сила на тежко тяло може да бъде толкова голяма, че светлината да не може да изтича от нея“.

Върху това историята на изследването на черните дупки спря за повече от 100 години. Изглежда, че самият Лаплас тихо отхвърли такава екстравагантна хипотеза, тъй като той я изключи от всички останали издания за цял живот на своята книга, която е публикувана през 1808, 1813 и 1824 година. Може би Лаплас не искаше да повтори почти фантастичната хипотеза за колосални звезди, които не изпускаха светлина. Може би той е спрян от нови астрономически данни за инвариантността на величината на светлинната аберация за различни звезди, което противоречи на някои изводи от неговата теория, въз основа на които той изгражда своите изчисления. Но най-вероятната причина, поради която всички са забравили за мистериозните хипотетични обекти на Мишел-Лаплас, е триумфът на вълновата теория на светлината, чието триумфално шествие започва от първите години на 19 век.

Началото на този триумф е положено от лекцията на Букер на английския физик Т. Юнг „Теорията на светлината и цвета“, публикувана през 1801 г., където Юнг смело, противно на Нютон и други известни привърженици на теорията на корпускуларите (включително Лаплас), очертава същността на вълновата теория на светлината, т.е. казвайки, че излъчената светлина се състои от вълнообразните движения на луминиевия етер. Лаплас, вдъхновен от откриването на поляризацията на светлината, започна да „спасява” корпускулите, изграждайки теория за двуподреденост на светлината в кристали, основана на двойното действие на кристалните молекули върху леките корпускули. Но последвалите трудове на физиците O.Zh. Френел, Ф.Д. Арагон, Й. Фраунхофер и други не оставят камък незавършен от корпускуларната теория, която сериозно се помни едва век по-късно, след откриването на кванта. Всички дискусии за черните дупки в рамките на вълновата теория на светлината по онова време изглеждаха нелепо.

Черните дупки не се запомниха веднага дори след „рехабилитацията“ на корпускуларната теория на светлината, когато започнаха да говорят за това на ново качествено ниво благодарение на хипотезата за кванта (1900) и фотони (1905). Черните дупки бяха преоткрити едва след създаването на GR през 1916 г., когато немският теоретичен физик и астроном К. Шварцшилд, няколко месеца след публикуването на уравненията на Айнщайн, ги използва за изследване на структурата на извити пространствено-времеви пространства в околностите на Слънцето. В резултат той преоткри феномена на черните дупки, но на по-дълбоко ниво.

Окончателното теоретично откриване на черните дупки става през 1939 г., когато Опенхаймер и Снайдер взеха първото изрично решение на уравненията на Айнщайн при описване на процеса на образуване на черна дупка от компресиращ облак прах. Самият термин „черна дупка“ е въведен за първи път в науката от американския физик Дж. Уилър през 1968 г., в годините на бързото възраждане на интереса към общата относителност, космологията и астрофизиката, причинени от постиженията на извън-атмосферната (в частност рентгенова) астрономия, откриването на реликтовата радиация, пулсарите и др. квазари.

Статията е посветена на откриването на черни дупки. Научни изследвания в области на астрофизиката на черната дупка. Основните физически процеси, свързани с черни дупки. Представена е перспективата за по-нататъшно проучване на черните дупки.

Ключови думи:   черна дупка, космическо време, гравитация, аккреционална   диск, хоризонт на събитията, сингулярност, теория на относителността.

Терминът "черна дупка" е предложен от изследователя Дж. Уилър през 1967г. През XVIII век учените J. Mitchell и P.-S. Лаплас спекулира за възможното съществуване във Вселената на мистериозни и много парадоксални тела с колосална гравитационна сила, които могат да привлекат светлина, излъчвана дори от самите тях. Обектите бяха наречени тъмните звезди на Мичъл - Лаплас, в момента те се наричат \u200b\u200bчерни дупки. Постоянната теория за черните дупки е невъзможна без да се вземе предвид кривината пространство-време. След като А. Айнщайн създава общата теория на относителността, е конструирано описание на тези мистериозни обекти на Вселената. В момента са открити около двеста масивни и изключително компактни обекти, които астрономите наричат \u200b\u200bчерни дупки, макар и с някои предположения.

Целта на работата е да проучи информация за черните дупки, техните свойства, физически процеси, свързани с тях, и да сравни с най-новите хипотези и теории на физиката.

Черна дупка е обект, който огъва пространството и времето в близост до него толкова много, че нито един сигнал не може да бъде предаден от повърхността или отвътре черна дупка, дори през светлинен лъч. Повърхността на черна дупка е границата на пространството-време, достъпна за нашите наблюдения, хоризонта на събитията, а нейният радиус е гравитационният радиус, който в най-простия случай за сферично симетрична черна дупка е равен на радиуса на Шварцшилд. Фиг. 1.

Фиг. 1. Черната дупка е самоподдържащо се гравитационно поле, концентрирано в извита област на пространство-време

Излъчване от небесно тяло с плътност на Земята и диаметър 250 диаметра на Слънцето не е в състояние да преодолее гравитацията и да достигне до далечен наблюдател. Възможно е най-големите и най-масивните светещи предмети във Вселената да останат невидими именно поради техния размер.

Възниква въпросът: как да се открият и определят свойствата на тези обекти? Изчисленията на Дж. Мичъл и П. Лаплас се основават на теорията на гравитацията на I. Newton и корпускуларната природа на светлината. Айнщайн осъзнал, че теорията на Нютон противоречи на теорията на относителността, тъй като според теорията на Нютон гравитационното взаимодействие между телата се предава мигновено.

През 1915 г. Айнщайн решава този проблем, използвайки принципа на еквивалентност. Айнщайн нарече новата си концепция общата теория на относителността. Той предположи, че гравитацията възниква от кривината пространство-време. В извито пространство-време частиците се движат по най-късите пътища. Конфигурацията пространство-време зависи от материята, която се движи в него. Общата теория на относителността предполага, че темпото на времето зависи от гравитационното поле. Масивните тела привличат пространство-време върху себе си. В близост до масивни предмети времето тече по-бавно, отколкото на разстояние от тях.

На повърхността на Земята изпитваме силата на гравитационното привличане. За да може тялото да напусне гравитационното поле на Земята, то трябва да се движи със скорост над втората космическа скорост - 11,2 км / с. Тази космическа скорост зависи от масата и радиуса на земното кълбо. Ако Земята с нейния радиус беше масивна или имаше по-малък радиус с тази маса, тогава втората космическа скорост щеше да бъде по-висока.

С голяма маса и плътност на космическото тяло, той ще изглежда на външния наблюдател като напълно черен, поради факта, че светлината не може да го напусне. За да може едно тяло, чиято маса е равна на масата на Земята, да се превърне в черна дупка, то трябва да има радиус по-малък от сантиметър. Тяло с маса на Слънцето трябва да се свие до диаметър по-малък от километър. Гравитационният радиус е най-важната характеристика на черна дупка.

През 1916 г. немският физик Карл Шварцшилд намери сферично симетрично решение на уравненията на Айнщайн. Това решение описва конкретен случай на кривина на геометрията пространство-време под влияние на точкова маса. Часовникът на повърхността на Слънцето върви с един милион по-бавно от разстоянието от него. На повърхността на неутронна звезда часовникът работи със скорост 70% от скоростта на часовника далеч от него. Има значителен ефект от разминаването във времето. Решението на Шварцшилд предполага, че часовникът в „центъра” на точкова маса трябва да спре.

Как да определим радиуса на космическо тяло, при което то може да се превърне в масивен обект - черна дупка? В съвременната версия тази задача изглежда така: какъв трябва да бъде радиусът Rs и масата M на звездата, така че нейната втора космическа скорост - минималната скорост, която трябва да бъде съобщена на тялото върху повърхността на звездата, така че да напусне сферата на своето гравитационно действие, да се равнява на скоростта на светлината - c. Прилагайки закона за запазване на енергия, ние получаваме стойността Rs \u003d 2GM / c2, радиусът на Шварцшилд или радиусът на сферична черна дупка (G е гравитационната константа). Въпреки факта, че теорията на И. Нютон очевидно не е приложима към истинските черни дупки, формулата на радиуса на Шварцшилд е правилна, което беше потвърдено от немския астроном К. Шварцшилд в рамките на общата теория на относителността от А. Айнщайн (1915). В тази теория формулата определя колко тялото трябва да се свие, за да направи черна дупка. Ако тялото с радиус R и маса M удовлетворява неравенството R / M\u003e 2G / c2, тогава тялото е гравитационно стабилно, ако не, тогава то се разпада в черна дупка.

По-нататъшните изчисления показват, че решението на Шварцшилд описва не само условния „център“, но и цялата идеална сфера. За космическия пътешественик, попадащ в тази сфера, времето ще продължи както преди. А за външните наблюдатели, които получават сигнали от пътник, попадащ вътре в сферата, всички сигнали ще се забавят, докато не изчезнат, когато преминат повърхността на сферата. Повърхността, върху която стационарният часовник се забавя до нула и в която скоростта на бягането е равна на скоростта на светлината, се нарича сферата на Шварцшилд или „хоризонт на събитията“. Няма връщане поради хоризонта на събитията. Наблюдателят, който го е пресекъл и попаднал в тази сфера, няма да бъде избран назад и неизбежно ще бъде погълнат от сингулярността в центъра му.

Гравитационната сингулярност или сингулярността на пространството-времето е областта на свръхвисоката кривина на пространството-времето, през която е невъзможно безпроблемно да се продължи геодезическата линия, влизаща в нея. Сингулярността в центъра на черната дупка отразява точката или централно симетричната структура на полето (фиг. 2).

Фиг. 2. Сингулярност на черната дупка

Има хипотези, че отвъд хоризонта на събитията ще намерим централна сингулярност, ще видим различна вселена и дори бъдещето. Вътре в черна дупка, от гледна точка на далечен наблюдател, пространствените и времевите координати променят местата, а пътуването в пространството се превръща в пътуване във времето. От гледна точка на външен наблюдател, движението на хоризонта на събитията се определя не от миналото, а от бъдещето. Ако астронавтите оцелеят в сферата на Шварцшилд, те все още не могат да разкажат нищо за съдържанието му на външния свят, тъй като сигнал не може да бъде изпратен със скорост, превишаваща скоростта на светлината.

Съвременните свръхмасивни черни дупки, образувани преди няколко милиарда години, не са 100% черни дупки. От гледна точка на далечен наблюдател, те са в асимптотично състояние, свиват се и дълго приближават хоризонта на събитията. ,

Една от основните характеристики на черната дупка, предвидена от общата теория на относителността, е наличието на хоризонт на събитието, неговата физическа граница, отвъд която светлинен лъч не може да премине. Хоризонтът на събитията не съществува като материална граница, но предвид забавянето на времето става много забележимо. Радиусът на хоризонта на събитията на не въртяща се черна дупка съвпада с гравитационния. Въртящите се черни дупки имат по-малък радиус на хоризонта на събитията поради центробежни сили и ротационни ефекти. При въртенето си черна дупка носи околното пространство със себе си. В резултат на това хоризонтът е разположен по-близо до центъра му от стационарния. На фиг. Фигура 3 показва не въртяща се черна дупка X-1 Swan (вляво), въртяща се черна дупка XTE J1650-500 (вдясно) и пространственото разпределение на радиацията.

Фиг. 3. Черни дупки Swan X-1 и XTE J1650-500

Как можете да видите черна дупка? Все още не можем да наблюдаваме черни дупки в телескоп, но можем да измерваме техните маси чрез движение в двоични системи. Оптична звезда в бинарна система не само ви позволява да измервате масата на втората звезда, но и служи като вид донор, който доставя веществото на следващия релативистки обект - черна дупка. Деформирайки се в гравитационното поле на черна дупка, тя излъчва вещество, което образува въртящ се аккреционен диск, във вътрешните области на който се постигат скорости, близки до скоростта на светлината. Тук плазмата нагрява до десетки милиони градуси и излъчва в твърдия рентгенов диапазон.

Теоретично прогнозиране на мощното освобождаване на енергия по време на натрупването на материя върху черна дупка е направено през 1964 г. от физиците Я. Б. Зелдович и Е. Е. Салпетер. В началото на 70-те. През 20-ти век в трудовете на учени Н. И. Шакура и Р. А. Суняев, Й. Прингъл и М. Рис, И. Д. Новиков и К. С. Торн е разработена теорията за дисковото натрупване на материя върху релативистичен обект.

Черната дупка може да бъде открита от генерирания от нея рентген. Академик Я. Б. Зелдович разгледа ситуация, при която нормална звезда се появява близо до черна дупка, образувайки с нея двоична система. Оказа се, че в този случай веществото, изтичащо от звездата, ще падне върху черна дупка. В този случай енергията ще се излъчва под формата на мощен поток от рентгенови лъчи, такъв е характерът на рентгеновия източник "Лебед Х-1". Фиг. 4.

Фиг. 4. Черна дупка, която се дърпа в звезда

Рентгеновите интерферометри с висока разделителна способност работят в околоземна орбита. Проектите Millimetron и Submillimetron са част от международната космическа обсерватория - интерферометърът космическо-земно пространство за провеждане на астрономически изследвания в милиметър, субмилиметър и инфрачервен диапазон с изключително висока чувствителност и най-висока ъглова резолюция.

В рамките на Федералната космическа програма на Русия Астрокосмическият център, ръководен от академика на Руската академия на науките Н. С. Кардашев, разработи радиоинтерферометъра за радиоастронен наземно пространство, който включва орбитата Spektr-R за астрофизични наблюдения. През 2011 г. обсерваторията RadioAstron беше изпратена в орбита. Използвайки руския телескоп RadioAstron през 2015 г., астрофизиците успяха да получат подробни снимки на изхвърлянето на плазма от черна дупка в центъра на ядрото на галактиката BL от съзвездието Гущери. Фиг. 5.

Фиг. 5. Руски радио телескоп RadioAstron

От астрофизична гледна точка откритите черни дупки са разделени на две категории. Първият тип са черни дупки, образувани в резултат на срутването на масивни звезди с колосална маса. Когато наблюдавате такива черни дупки, човек може да види струя газ, изтеглена в него. Източникът на газ в този случай е друга звезда, образуваща двойка система с черна дупка и орбитираща с нея около центъра на масата на двоичната звездна система. Вторият тип са много по-масивни черни дупки в центровете на галактиките. Тяхната маса надвишава масата на Слънцето с милиарди пъти. Веществото, попадайки върху такива черни дупки, се загрява и излъчва характерно лъчение, което в крайна сметка достига до Земята. Предполага се, че всички големи галактики, включително нашата, имат своя черна дупка в центъра. В ядрото на нашата Галактика - Млечния път - бяха открити звезди с правилна скорост над 1000 км / с. В близост до центъра на Галактиката, в зона с радиус 0,1 пк, около радиоизточника Strelets A, около 100 измерени звезди се движат твърде бързо, скоростта им се увеличава с приближаването към центъра. Такива скорости са обясними, ако Стрелец А е черна дупка с маса, равна на 2,6 милиона слънчеви маси. Фиг. 6.

Фиг. 6 Стрелец с черна дупка A

След като звезда се срине в черна дупка, нейните свойства ще зависят само от два параметъра: маса и ъглов импулс на въртене. За всеки химичен състав на веществото на началната звезда свойствата на черната дупка ще бъдат еднакви, тоест черните дупки се подчиняват само на законите на теорията за гравитацията. В резултат на сблъсъка на черни дупки се образува още една масивна черна дупка. Теоретично този процес е много труден за изчисляване, за това е необходимо да разрешите сложна система от диференциални уравнения. Площта на сферата на Schwarzschild на получената голяма черна дупка винаги е по-голяма от сбора от повърхностните площи на двете оригинални черни дупки.

Известният астрофизик Стивън Хокинг успя да обясни излъчването на черна дупка - радиацията на Хокинг - процесът на излъчване на черна дупка от най-различни елементарни частици, главно фотони. Концепцията за черна дупка като обект, който не излъчва нищо и може да абсорбира само материя, е валидна, докато не бъдат взети под внимание квантовите ефекти. В квантовата механика тунелирането дава възможност за преодоляване на потенциални бариери, които са непреодолими за не квантовата система. Квантовите ефекти водят до факта, че всъщност една черна дупка трябва непрекъснато да излъчва, като същевременно губи енергията си.

Стивън Хокинг, заедно с колегите си Малкълм Пери и Андрю Стромингер от Университета в Кеймбридж, публикуваха статия, обясняваща възможния механизъм за образуване на „коса” в черна дупка, която би могла да каже за това, което черната дупка е попила в миналото. На 25 август 2015 г. Стивън Хокинг, изказвайки се на конференция в Кралския технологичен институт в Стокхолм (фиг. 7), успя да обясни парадокса на радиацията на черната дупка.

Според нова идея на Стивън Хокинг, черна дупка, изпаряваща се, не оставя след себе си вакуум. На своя хоризонт от събития, постоянно излъчващите меки фотони образуват нещо като „коса“. В допълнение, черна дупка трябва да излъчва и меки гравитони - частици, които извършват гравитационно взаимодействие. Според Хокинг информацията се съхранява на хоризонта на изчезването на тялото. Но тъй като никога няма да се върне, тя ще остави цялата си информация от тази страна на черната дупка. Така наречените меки фотони, частици светлина с енергийно ниво, близко до нула, могат да помогнат за получаване на абсорбирана информация. Но индикаторът им е малък и те не са достъпни за регистрация чрез научни инструменти.

Фиг. 7 Реч на Стивън Хокинг на конференцията

Тъмната материя, спиралирана в масивна черна дупка, може да излъчва гама лъчи, които се виждат от Земята. Тъмната материя във Вселената е пет пъти по-голяма от обичайната, но не излъчва, не се отразява и не абсорбира светлина, като по този начин е напълно прозрачна или невидима. Но ако частиците от тъмната материя около тъмните дупки могат да произвеждат гама лъчи - високоенергийна светлина, тогава тези излъчвания биха могли да предоставят на учените нов начин за изучаване на тъмната материя. Теоретичният астрофизик Джеръми Шнитман работи по проект за проучване на данните от космическия телескоп на Ферми Гама за търсене на високоенергийна светлина на границата на черна дупка, която може да се излъчва от тъмна материя.

Отворен е и въпросът за микроскопичните или квантовите черни дупки, които могат да възникнат при ядрени реакции. За математическото описание на такива обекти е необходима квантова теория на гравитацията, която все още не е създадена. От общи съображения обаче е много вероятно масовият спектър на черните дупки да е дискретен и да има минимална черна дупка - Черната дупка на Планк. Масата му е около 10–5 g, а радиусът му е 10–35 м. Дължината на вълната на Комптон в черната дупка на Планк е равна на гравитационния й радиус в порядък на величината. Много малки черни дупки, наречени първични, могат да се появят по времето на формирането на Вселената, когато имаше големи деформации на пространство-време. В същото време квантовите ефекти водят до изпаряване на първични черни дупки с ниска маса, но засега те не са открити.

Наскоро бяха предложени експерименти за откриване на доказателства за появата на черни дупки в ядрените реакции. За директен синтез на черна дупка в ускорител обаче е нужна енергийна 1026 eV, непостижима за днес. Но при реакции на свръхвисока енергия могат да възникнат виртуални междинни черни дупки и според теорията на струните енергията за този процес изисква много по-малко. Не бива да се преувеличава опасността от микрочерни дупки, ако са получени, тъй като те се изпаряват много бързо. В противен случай Слънчевата система би престанала да съществува отдавна - за милиарди години планетите са бомбардирани с космически частици, чиито енергии са с много по-големи размери от енергиите, постигнати на земните ускорители.

Наблюдението на такива звездни обекти ни приближава до разгадаването на мистериите на раждането на Вселената и произхода на живота на Земята. През 2015 г. чешки физици от университета в Палаки в Оломоуц, водени от д-р Томас Опатри, стигнаха до сензационно откритие - животът може да съществува около черни дупки. Планетите, които обикалят около тези мистериозни обекти, могат да поддържат живот поради температурната разлика между студена черна дупка и сравнително топло космическо микровълново лъчение, което равномерно изпълва Вселената.

В научнофантастичния филм "Интерстелар" няколко планети се въртят около черната дупка на Гаргантуа с акредиращ диск. Поради близостта до черната дупка и нейното гравитационно въздействие времето на повърхността на планетата Милър се забавя: един час е равен на седем години на Земята. Фиг. 8.

Фиг. 8. Черната дупка „Гаргантюа“ и планетата Милър (кадър от научнофантастичния филм „Интерстелар“)

Възможно ли е да се оцени възможността за съществуването на подобни процеси на планетата Милър, показани в този филм. Интензитетът на светлината е пропорционален на броя на фотоните, падащи на единица повърхност за единица време, тоест когато светлината достигне планета, нейната интензивност се увеличава значително в резултат на разширяване на времето. Като се има предвид силата на гравитацията, температурата на повърхността му ще бъде от порядъка на плюс 900 градуса по Целзий. Във филм на планетата Милър се образуват огромни вълни от вода, но според учените на тази планета вълни от разтопен лек метал ще се образуват и микровълновият фон на такава планета би бил пагубен за всички. Но ако планетата ще бъде по-далеч от черната дупка, тогава тя би била подходяща за живот.

Според изчисленията на учените, основаващи се на втория закон на термодинамиката, една планета с големина на Земята, обикаляща около черна дупка, може да извлече около 900 вата енергия от температурната разлика от само три градуса, това ще бъде достатъчно за поддържане на живота. Интересна е хипотезата за възможността за поддържане на живота на планетите поради температурната разлика между студеното светило и реликтовото излъчване. Тъй като Вселената старее и планетите умират, където животът би могъл да възникне, тя може да се премести в обекти, заобикалящи черни дупки. Според изследователите животът ще трябва да се премести на такива планети, тъй като реликтовата радиация непрекъснато намалява.

Интересен въпрос остава наличието на бели дупки. Израелските астрономи А. Ретър и С. Хелер твърдят, че ненормалният гама-лъч избухна GRB 060614 през 2006 г. беше проява на процеси в бяла дупка. На теория тя възниква спонтанно в средата на празнота, за да хвърли радиация във Вселената. „Бялата дупка“ е антиподът на черната дупка. Някои учени смятат, че чрез тези обекти можете да се придвижите до гигантски разстояния и дори в други моменти. А. Ретър и колегите му вярват, че възникнала, „бялата дупка“ моментално се разпада - със светкавица. Този процес напомня на Големия взрив - Големия взрив, само в мащаб - Малък взрив.

Според Кип Торн, професор по теоретична физика в Калифорнийския технологичен институт, скорошната научна работа осигури по-добро разбиране на процесите вътре в черните дупки; Значително внимание се обръща и на модели на черни дупки в многоизмерни пространства, които се появяват в теорията на струните. Но тези изследвания вече не са свързани с класическите, а с квантовите дупки. Основният резултат от последните години е много убедително астрофизично потвърждение на реалността на съществуването на дупки с маса от няколко слънчеви маси, както и свръхмасивни дупки в центровете на галактиките.

Проучването на черните дупки е възможност отново да разгледаме хоризонта на съвременната наука, което разширява представите ни за пространство-време. Изучавайки върховното състояние на материята, когато пространството и времето са преплетени по необикновен начин, ние научаваме най-фундаменталните свойства на нашия свят.

Литература:

1. Зелдович Я. Б., Новиков И. Д. Релативистка астрофизика. М .: Наука, 1967.656 с.
2. Хокинг С. Черни дупки и млади вселени. - Санкт Петербург: „Амфора“, 2001. - 189 с.
3. Фролов В., Новиков И. Физика на черната дупка: основни понятия и ново развитие. Kluwer, 1998.
4. Хокинг С. В. Кратка история на времето. - Bantam Books, 1988.
5. Хокинг С., Пери М. Дж., Стромингер А. Мека коса на черни дупки. 5 януари 2016.ArXiv: 1601.00921v1.
6. Opatrny T., Richterek L., Bakala P. Живот под черно слънце. 12 януари 2016. ArXiv: 1601.02897v.
7. James O., Tunzelmann E.n, Franklin P., Thorne K. S. Gravitational Lensing by Spinning Black Holes in Astrophysics, and in the Movie Interstellar. 12 февруари 2015. ArXiv: 1502.03808.
8. Ретър А., Heller Sh. Възраждането на белите дупки като малки бретончета. Нова астрономия. 2011. ArXiv: 1105.2776.

Черни дупки, тъмна материя, тъмна материя ... Това несъмнено са най-странните и мистериозни обекти в космоса. Техните причудливи свойства могат да оспорват законите на физиката на Вселената и дори естеството на съществуващата реалност. За да разберат какво са черните дупки, учените предполагат „промяна на ориентациите“, научавайки се да мислят извън кутията и прилагат малко въображение. Черните дупки се образуват от ядрата на супер масивни звезди, които могат да бъдат описани като област от пространството, където огромна маса е концентрирана в празнотата и нищо, дори светлина, не може да избяга от гравитационното привличане там. Това е областта, в която втората космическа скорост надвишава скоростта на светлината: И колкото по-масивен е обектът на движение, толкова по-бързо трябва да се движи, за да се освободи от своята гравитация. Това е известно като втора космическа скорост.

Енциклопедията на Колиер нарича черните дупки региона в пространството, възникнал в резултат на пълния гравитационен срив на материята, при който гравитационното привличане е толкова голямо, че нито материята, нито светлината, нито други носители на информация не могат да я оставят. Следователно вътрешността на черната дупка причинно не е свързана с останалата част на Вселената; Физическите процеси, протичащи вътре в черна дупка, не могат да повлияят на процесите извън нея. Черна дупка е заобиколена от повърхност със свойството на еднопосочна мембрана: материята и радиацията свободно попадат през нея в черна дупка, но от нея нищо не може да избяга. Тази повърхност се нарича „хоризонтът на събитията“.

История на откритията

Черните дупки, предвидени от общата теория на относителността (теорията на гравитацията, предложена от Айнщайн през 1915 г.) и други, по-модерни теории за гравитацията, бяха математически обосновани от Р. Опенхаймер и Х. Снайдер през 1939 г. Но свойствата на пространството и времето в близост до тези обекти се оказаха толкова необичайни. че астрономите и физиците в продължение на 25 години не са ги приемали насериозно. Въпреки това, астрономическите открития в средата на 60-те ни накараха да гледаме на черните дупки като на възможна физическа реалност. Новите открития и проучвания могат фундаментално да променят представите ни за пространството и времето, хвърляйки светлина върху милиарди космически тайни.

Образуване на черна дупка

Докато термоядрените реакции протичат в недрата на звездата, те поддържат висока температура и налягане, предотвратявайки компресирането на звездата от собствената си гравитация. С течение на времето обаче ядреното гориво се изчерпва и звездата започва да се свива. Изчисленията показват, че ако масата на звезда не надвишава трите маси на Слънцето, то тя ще спечели „битката с гравитацията“: нейното гравитационно срутване ще бъде спряно от натиска на „изродена“ материя и звездата завинаги ще се превърне в бяла джудже или неутронна звезда. Но ако масата на звездата е повече от три слънчеви, тогава нищо не може да спре катастрофалния й срив и тя бързо ще премине под хоризонта на събитията, превръщайки се в черна дупка.

Черна дупка - дупка с понички?

Това, което не излъчва светлина, не е лесно да се забележи. Един от начините за търсене на черна дупка е търсене на области в космическото пространство, които са с голяма маса и са в тъмно пространство. При търсене на такива видове обекти астрономите ги откриха в две основни области: в центровете на галактиките и в двоични звездни системи на нашата Галактика. Общо, както предполагат учените, има десетки милиони такива обекти.

Понастоящем единственият надежден начин за разграничаване на черна дупка от обект от друг тип е измерването на масата и размера на обекта и сравняването на радиуса му с

Изключително невидим от Земята черни дупкичието съществуване първо е било предвидено и след това доказано от науката, притежават не само неудържима гравитационна сила, действаща върху физическата материя, но и властна сила, която привлича мислите на хората. В тези космически обекти се сключва голямата тайна на ПРИЧИНИТЕ НА ГРАВИТА. Но тази тайна не бърза да се отваря.

Създадена в зората на 20 век, теорията на относителността дава първите идеи за свойствата на космоса (неговата кривина) като причина за гравитацията и в частност около черните дупки. Съживените идеи за специалното запълване на самото пространство с определена субстанция - етер, както и научните подходи, представени в тази статия, ще помогнат значително да се напредне по този път.

И всичко това служи на една благородна цел - научно ЗНАНИЕ. Именно това подсказва, че самото име „черна дупка“ е погрешно по свой начин. В крайна сметка тези екзотични предмети, концентриране   само по себе си различни материи - както известни на днешната наука, така и вероятно „друго същество“, събрани в специфични „центрове на Лая“ - също могат да бъдат източници на   грандиозни процеси, които по същество разгръщат бъдещата еволюция. „В ежедневието на всеки ден“ всяка черна дупка е способна да вълнува материята толкова силно около себе си, че може да бъде открита от ореола на електромагнитното излъчване, от ореола на светлината около нейното невидимо „нематериално“ лице. Това е особено вярно за свръхмасивната „дупка“, сякаш се крие в ядрото на галактика (и нашата!). Материята се втурва в тези дупки (пада!), Придружена от неистово въртене на струпвания от звезди, газ и прах от молекулни облаци, които са удължени по протежение на спираловидно усуканите ръце на галактиката. Вероятно вълнуващата загадка на центровете на галактики, обгърната в обширна искряща аура от звезди, все още ще е жива ... Въпреки това, има всички основания да се смята, че астрономията вече е започнала да познава обекти и явления от коренно нова природа, които не са обхванати от нашата фундаментална физика, принадлежащи към по-дълбоко ниво физическа реалност и се управлява от законите на все още единна унифицирана квантова гравитация   теории на материята.

Черни дупки - какво следва?

Всички тези явления не могат да бъдат обяснени дори от теорията на Айнщайн.

(от бр. Стругацки)

1. Черни дупки в научната картина на света

Черна дупка (BH) е една от много популярните концепции на съвременната наука - релативистка астрофизика, астрономия като цяло, нашата научна картина на света и дори модерното обществено съзнание. Тази концепция се използва свободно от физици и астрономи, политици и икономисти, астролози и телевизионни коментатори.

В самата наука тази странна концепция се е вкоренила толкова много, че всяко съмнение по въпроса поставя под въпрос репутацията на учения. Междувременно „всяка научна концепция, колкото и широка да е тя, все още има само ограничена област на приложение“ (В. Хайзенберг).

Ето черните дупки ... В астрономията отдавна се появяват доказателства, че БиХ като модел и образ на обект, за който се твърди, че е реалност, може би се е изчерпал и преходът е достигнал до по-дълбоко ниво на разбиране на природни обекти, които сега са приети като БиХ. Но за да осъзнаем сериозно това, ще трябва да прекрачим редица високи психологически бариери и да се разделим с някои отдавна познати и „очевидни“ идеи и научни убеждения.

Първо обаче накратко за самите черни дупки.

2. Какво представляват черните дупки и откъде са дошли в науката?

Хората са обединени не само от склонност към митове, но и от склонност към същите митове.
Б. Shtivelman

Два пъти родени

Идеята за черните дупки като физически или астрономически обекти се появява в науката в публикации от края на 18 век (Michel, 1784; Laplace, 1796). Разбира се, тяхното обяснение се случи в рамките на Нютоновата физика и картината на света - теорията на гравитацията и корпускуларната теория на светлината. Нютонският БХ, който все още нямаше име, се смяташе за тяло с толкова огромни размери и маса (при "нормална" плътност), че дори светлината не може да остави "повърхността си" от повърхността му. Установено е, че е много просто (и вярно и до днес. - червен.) формулата за размера на BH - нейният радиус хоризонт на събитията   или по друг начин гравитационен радиус   Rg, вътре в която трябва да се съдържа цялата маса M: Rg \u003d 2GM / s 2където G е константата на гравитацията, c е скоростта на светлината.

В ерата на нютоновата физика БХ „не намериха приложение“ в астрономията. Но през 20 век ситуацията се промени драстично. Скоро след като А. Айнщайн създава общата теория на относителността (GR), на върха на писалката на Карл Шварцшилд в Германия през 1916 г., се случва второто, вече релативистично, раждане на черни дупки.

Конструктори и скептици

Черните дупки в общата относителност биха могли да изглеждат само формално „изобретение“, реализирането на което в природата е невъзможно. Великият А. Едингтън се надяваше на това, от самото начало, пропита с интуитивна антипатия към тях: „Вярвам, че трябва да има закони на природата, които да не позволяват такова абсурдно поведение на звездата“. Самият Айнщайн не вярваше в тях! Но през 1939 г. Р. Опенхаймер и Х. Снайдер посочват физически мислим начин на появата на БиХ. Това е срив, тоест срив до центъра в непреодолимо собствено гравитационно поле. Например, ако масата на една звезда в резултат на еволюцията изглежда затворена в тесни граници - от една до три маси на Слънцето, тогава колапсът настъпва до състоянието на неутронна звезда; ако масата е повече, то сривът води до образуването на справедливо БХ.

След откриването на неутронни звезди (през 1967 г. - пулсари), интересът и „доверието” на БХ се увеличават значително. Скоро, през 1968 г., те са „кръстени“ от Дж. Уилър по познатото му вече име. Триумфалният марш на Черно море започна на страниците на научна, ненаучна (и друга) литература, вълните на телевизионните и радиопредавания.

Въпреки това, малко претенциозни изследователи са запазили Едингтонския скептицизъм по отношение на БиХ. И така, нашият забележителен космолог-релативист и дълбок философ А. Л. Зелманов (вижте за него в), може би, на самия връх на интереса към БиХ, през 1972 г., изрази надежда, че „черните дупки“ от века “във Вселената не съществува и природата няма да позволи образуването на нови ... ”. Имаше (има) още няколко скептици.

3. Сензационното откритие на Стивън Хокинг

Изглежда, че вярата в черните дупки може да бъде подкопана от откритието на известния английски учен-теоретик С. Хокинг: в средата на 70-те години на миналия век той откри, че черните дупки трябва да са „не всъщност“ черни; те са. теоретично те "светят", а температурата им ("цвят") зависи от масата. И така, всяка БХ все още е длъжна да излъчва светлина, чийто интензитет е обратно пропорционален на квадрата на нейната маса. Вярно е, че със звездна маса и още повече това лъчение е толкова незначително и „студено“, че не може да има въпрос за спазването му. Но за БХ със значително по-ниска маса радиацията „Хокинг“ вече би била доста забележима. И с маса от порядъка на 10 15 g, като малък астероид или комета, радиацията е толкова голяма, че получената загуба на маса (ускоряваща се с времето) на такава БХ би престанала да съществува след време, по-малко от възрастта на нашата Вселена (около 10 10 години). Такива БХ, родени от Вселената (тоест реликва) и освен това от по-малка маса, не биха оцелели до нашата ера. Между другото, последните хиляди тона от масата на тези БХ трябва да "се изпарят" с темповете на невероятна сила на експлозия.

Изображения на централните райони на галактиките NGC 6251 и NGC 7052, получени от космическия телескоп Хъбъл. Подобни перинуклеарни дискове с газ и прах са открити в много гигантски елиптични галактики. Тези дискове като правило се въртят много бързо, което показва наличието на свръхмасивна черна дупка в галактическото ядро \u200b\u200b(Снимка от списание Zvezdochit)

Хокинг стигна до откритието си, като взе предвид освен релативистките свойства на материята на БХ, и нейните термодинамични и квантови свойства. Откритието на Хокинг означаваше, че БХ, както сме си представяли преди, просто не съществуват! Изглежда, че това беше страшен удар върху самата идея за черни дупки. По парадоксален начин обаче откриването на Хокинг допълнително увеличи вярата в тях и засили интереса към тях. В крайна сметка Хокинг спаси БХ от сянка на абсолютността на свойствата им, чужди на реалния свят! И в същото време резултатите му на практика не променят нищо в очакваната наблюдателна картина на тези обекти. „Забележимо Хокинг“ черни дупки на малки маси, които можеха да се формират само в казана на първоначалния Голям взрив, не можеха да оцелеят до нашата ера и по-късно не се образуваха; и за БХ от по-големите маси излъчването на „Хокинг“ е толкова пренебрежимо, че те са неразличими по наблюдение от БХ, описани в общата теория на относителността.

4. Модерни идеи за черните дупки: вече отворени или ...

През 60-70-те години на XX век са предложени редица идеи за наблюдателното откриване на БХ в природата. Всички те се основаваха на гравитационното взаимодействие на БХ с околните космически обекти: 1) за една единствена „дупка“ - с газовата и прашната материя на Галактиката; 2) в случай на БХ в доста близка двойка с обикновена звезда - с масата и веществото, „издърпани“ от черна дупка върху себе си (нарастване). Най-важните идеи относно първия случай бяха изразени от младата теоретичка Виктория Шварцман, а по втория случай - от Николай Шакура, който беше също толкова млад тогава. (И двамата бяха студенти на академик Я. Б. Зелдович.) Идеята се появи (и тази на Е. Салпетер в САЩ) на огромни БХ, „галактически“ маси - до ~ 10 10 M Θ (M Θ е масата на Слънцето), разположена в центровете „ активни ”галактики и в квазари. Във всички случаи мощното освобождаване на енергия в тези системи се случва поради преобразуването на гравитационната енергия на материя, насочена или падаща върху БХ, в топлина, а след това в радиация (в акреционните дискове, образувани в БХ поради наличието на момента на въртене на натрупаната материя; " баща ”на съответната теория - това е Н. И. Шакур).

Понастоящем вече са известни около дузина обекти със звездна маса и няколко десетки с галактическа маса, в които теоретично е почти невъзможно да се „избегне“ отварянето на БХ. В „звездни“ БХ масата на „компактния релативистичен обект“ в множествената система (двойна звезда) е повече от 5-6 M Θ, почти до 20 M Θ. Но според GR, в допълнение към BH, не може да има такива маси от релативистични обекти (най-голямата маса на неутронна звезда е не повече от 3 М бели; белите джуджета са още по-малко масивни). Следователно, въз основа на общата относителност, именно БХ се появява пред нас в тези множество системи. "В момента е общоприето, че съществуват черни дупки ...", стр. 24.

„Историята на съществуването на която и да е звезда е наистина титанична борба между силата на гравитацията, която е склонна да я компресира неограничено, и силата на налягането на газа, което има склонност да я„ пръска “, да я разпръсне в заобикалящото междузвездно пространство. В продължение на много милиони и милиони години тази "борба" продължава. През тези чудовищно дълги периоди на власт са равни. Но в крайна сметка ... победата ще бъде гравитацията. Такава е драмата на еволюцията на всяка звезда ”(И. Ш. Шкловски).

Окончателната еволюция на масивна звезда е светкавица на свръхнова. Но това е добър пример за победата не само на гравитацията (тя ще образува или компактна неутронна звезда, или черна дупка, чиято още по-голяма маса ще бъде концентрирана в най-малкия възможен - „Планк“ - мащаб), но и - налягане: грандиозна ударна вълна, насочена от дълбоки слоеве звезди, разпръсква в пространството веществото на починала звезда, за да служи за последващото образуване на звезди във огнищата на уплътняване на междузвездна материя. Отвън, освен това, гравитационните вълни се образуват в резултат на колосален взрив, засягащи наближаващите звезди и планети около тях. Както при максимумите на периодичната активност на една звезда, когато нейната пламната активност се засилва, по време на експлозии на свръхнови също се генерират ускорени потоци от космически лъчи, които се втурват в далечината с магнитни полета, „замразени“ в тях ...

5. Черни дупки и общата теория на относителността: всичко е ясно!

Яснотата е форма на пълна мъгла.
Й. Семенов. Седемнадесет мигове на пролетта

Общоприето е, че появата на черни дупки стриктно следва от общата теория на относителността и се обяснява изцяло от нея: „GR<...>   съдържа правилния отговор на всеки въпрос относно черните дупки ”, стр. 11. В БиХ обаче има друга много важна характеристика от гледна точка на GR. Това е свойствата на БиХ, които освобождават GR от някои от най-болезнените проблеми на неговите „граници“, като правят тези проблеми, така да се каже, „отвъд света“ за от нашите   на света.

Ето нещото. Според самата обща относителност в центъра на БХ има специална точка - единствено числов която някои от най-важните характеристики на даден обект - плътност на материята, кривина на пространството и т.н., се превръщат в безкрайност (губи физически смисъл) В съответствие със законите на квантовата механика, сингулярността в BH не е точка, но върховното   по размер, въпреки че, според обикновените понятия, той е много малък - от порядъка на максималната „дължина на Планк“ (L pl, ~ 1.6x10 -33 cm). Най- това   една особеност, обикновено наричана физическа или Планк (според езотеричната доктрина, на фината равнина, може би аналог на това е центърът Лая. - червен.), физически безсмислените безкрайни стойности на параметрите вече изчезват. Но техните крайни стойности (например плътност от ~ 10   94 g / cm3!) Са толкова големи, че са извън обхвата на най-дръзките екстраполации на нашата физика. Въпросът за физическата сингулярност е напълно извън концепциите на съвременната наука.

За да се опишат законите и свойствата на материята в това състояние, фундаменталната физика трябва да премине на по-високо ниво: конструкция единна гравитационна квантова теория   съвместно отчитане на тези аспекти на материята. Проблемът с създаването на такава теория е поставен в средата на 30-те години на миналия век (М. П. Бронщайн, 1906-1938), но все още не е решен.

Поради неизвестните закони на сингулярността на Планк, каква е основата на мнението за достатъчността на GR за описание на черните дупки? На първо място по постулата unobservability   особености, независимо какво се случва в него. Този постулат обаче е подкопан от изчисленията на Хокинг.

Освен това GTR заявява (и това е доказано експериментално), че в гравитационното поле самият ход на времето се забавя, Обикновено този ефект е незначителен. Но в свръхсилното гравитационно поле на БХ той се увеличава неограничено с неограничен стремеж към него. Ето защо дори фотон (квантова светлина) се приближава до хоризонта на БиХ, от гледна точка на далечен наблюдател (това сме ние!), неограничен   забавя. Хоризонтът се „достига“ само през безкраен   време ∆ t. Материята се втурва към БиХ пред сфера, ограничена от гравитационния радиус R g „изгасва“, „замръзва“ и ... изчезва от гледката. Така че обикновено се счита.

Затова се смята, че „[акредитирани от черна дупка] частици и полета близо до хоризонта образуват много сложен, т.е. замръзнал   (акцент F.C.) структурата на „граничния слой“, който по същество е реликва от миналата история на черната дупка “, стр. 14. „Пропастта между опънатата [„ мембрана “] и истинския хоризонт е напълно запълнена с материя и полета, които са били натрупани от черна дупка от момента на нейното образуване. Поради гравитационното разширяване на времето, веществото, приближавайки се до истинския хоризонт, пада по-бавно (в системата на далечен наблюдател), но никога не прониква в черна дупка. Хоризонтът е буквално претъпкан с „следи“ от миналото, събрани в безкрайно тънък слой “, стр. 28 и 30.

От тези позиции хоризонтът на БиХ се „достига“ от материята, ввлечена в него само след безкрайно време, тоест „никога не е постигната“. И материята може да влезе в централната особеност на БиХ само „дори по-късно от всякога“! Така че нито централната сингулярност, нито материята, „падаща“ върху БХ, не се наблюдават! Това прави общата теория на относителността, както се смята, достатъчна за пълно описание на черните дупки „отвън“ - от нас.

6. Откриването на В. Ф. Шварцман - шокът върху основите на съвременната концепция за черните дупки

Заключението на Шварцман за самата идея и окончателната формулировка е необичайно просто. В действителност, ако масата на БХ в резултат на нарастване (но как би могло да бъде иначе!), Тогава расте   и гравитационния му радиус R g. Това може да е малко, но все пак изместване в хоризонта, както беше да се срещнат   (!) Маса за „залепване“. А именно на тази последна стъпка й трябваше безкрайно време! До каква степен безкрайното време не намалява поради напредването на този хоризонт? Решението, получено от Шварцман, му позволи незабавно да изясни стойността на ∆ t „безкраен брой пъти“: интервалът ∆ t се оказа края! По-специално, по отношение на величината, тя е равна на: ∆ t bw ~ (2R g / c) ln (c 3 / 4GM.), Където M. е масовият растеж на БХ по време на нарастването, R beg. \u003d 2R g. В много важен специален случай на БХ на почти слънчевата маса и в „стандартната“ междузвездна среда, темпът на растеж е: M. ~ 10 10 g / s, а формулата е още по-опростена: ∆ t bw ~ - 10 2 R g / s.

Изключително интересно и важно е, че времето sv t sv е не само ограничено, но и за всички истински маси на БХ наблюдателно малък, И така, с BH маса от порядъка на слънчевата енергия, ние имаме: ∆ t bw ~ 10 -3 sec. Дори за БХ с огромни маси (M ~ 10 10 M Θ) откриваме: ∆ t bw ~ 10 7 sec - по-малко от четири месеца. Това е напълно приемливо за наблюдателя!

Резултатът е получен от Шварцман още през 60-те години на XX век, но той се срещна с остро противопоставяне на астрофизиците, включително колеги, приятели и служители и не печата дълго време ... „Истината често е толкова проста, че не вярват в нея "(Ф. Леволд) ... Само висока оценка на заключението на другия ни изключителен теоретик С. А. Каплан (1921-1978) и неговото предложение към Шварцман да публикуват невероятен резултат в съвместната им глава на предстоящата колективна монография премести топката. Така откритието на Шварцман е публикувано (1976 г.).

7. Неочаквано потвърждение

Научих за твърдото противопоставяне на Шварцман на уважавани експерти от един от тях, И. Д. Новиков, в началото на 1986 г. - Резултатът от Каплан и Шварцман? - попита I.D. „Греши!“ Почти повярвах на ИД Новиков. Но беше жалко красивият резултат ...

Предполага се, че в Галактиката има хиляди черни дупки, но досега са открити само седем, освен че са супермасивни в самото ядро \u200b\u200bна нашата звездна система. Те са се образували по време на експлозии на свръхнови и демонстрират удивителна равномерност на своите маси: шестима имат седемкратни слънчеви маси (7 ± 0,25 M   Θ). Една от седемте маси достига 10-14 М Θ. Всички те са част от бинарни звезди, което направи възможно тяхното идентифициране (въз основа на материалите на списанието "Starship").

Измина по-малко от година и ситуацията пое напълно неочаквано. В публикуваната тогава фундаментална монография, стр. 192 Щастливо открих пълното потвърждаване   Заключение на Шварцман - поне на качествено ниво: времето не е ограничено! Като вземат предвид „квантовите колебания на хоризонта“ на черна дупка, И. Д. Новиков и В. П. Фролов установяват, че ∆ t nf ~ (R g / c) ln (R g / L pl). Както забелязах за слънчевите маси на БХ, веднага последва това ∆ t nf ~ 10 2 R g / c (!). Тоест в най-важния случай квант-релативистка, физически по-дълбока формула на Новиков-Фролов не само качествено (време ∆ t разбира се), но и количествено потвърждава резултата на Шварцман!

Няколко години по-късно (Виктор Шварцман вече беше починал), по подкана на Н. И. Шакура (при преглед на ръкописа) се опитах да установя колко широк е този „специален случай“, когато стойностите на sv t sv и ∆ t nf съвпадат. За моя изненада се оказа, че резултатът на Шварцман е качествено и количествено потвърден от независимия резултат Новиков-Фролов практически за всички   области на физически мислими маси на БХ и процент на натрупване върху тях.

8. „Дискусия“ около изводите на Шварцман

Средностатистическият човешки ум не вярва на онова, което не е в състояние да разбере.
Д. Бъроуз

Въпреки че противопоставянето на заключенията на Шварцман продължава от три три десетилетия, няма нито една печатна творба, в която възраженията да бъдат обосновани. „Аргументите“ звучат само на нивото на неоснователното „това е невъзможно“ и т.н. Друга форма на „борба“ с резултата на Шварцман и опитите за печатна дискусия за него са „черните“ рецензенти, които унищожават без да се замислят. Освен това в почти всички случаи те са съвестни специалисти, които са искрено убедени в своята правота. И това е напълно стандартна ситуация. Спомнете си, че голямото „откритие на Лобачевски се срещна с пълно неразбиране, дори негодувание от почти всички негови съвременници“, п. 12.

Резултатът „логично погрешен“ ли е?

Ако обобщим аргументите, с които се срещнах с критиците на Шварцман, тогава само един изглежда доста сериозен. Ето нейната същност. За да може гравитационният радиус на БХ, поради прирастването му, да нарасне с някакво количество, е необходимо предварителенпроникване под хоризонта на съответната маса ∆ М. Но това също изисква безкрайно време! Така че, опонентът казва, Шварцман предварително постулира какво трябва да се докаже! ... Може би това съображение донякъде обърка самия учен. Не беше опровергано в публикацията му с Каплан и той не го изясни в разговор с мен (в ДАИ през юли 1987 г.). „Самият автор на основния резултат го разбира първоначално с 50% в най-добрия случай (Ф. Дайсън) ...

Заключенията на Шварцман в този параграф изобщо не са беззащитни.

Ефектът от дискретността на нарастването

Известно време ми се струваше най-естествено да приема възражението на противниците на Шварцман относно идеално сферичния модел на БХ и използвания от него процес на акредитация, и след това да заобикаля възражението, преминавайки към модел, по-адекватен на реалността. Разумно е да се предположи, че падането върху БХ не е идеално еднакъв сферичен масов слой, но индивидуални порции   неговото (материята е разнородна и в граница дискретна).

Въртенето на черната дупка води до завихряне на пространството около нея, което запазва вътрешната част на акреционния диск в екваториалната равнина на дупката (от станцията от К. Торн в сп. "Природа" № 11/1994)

Този случай (в друга връзка) беше разгледан на теория. R. Geroch и J. Hartl през 1982 г. показват, че когато част от масата се приближава до хоризонта, тя се появява върху нея приливна   изпъкналост. С други думи, хоризонтът се движи навън локално - да се срещнат   процес на аккреция Подчертавам - преди да има някаква нова маса „под нея“! , стр. 297-303. Очевидно е, че качествено се осъществява „постулираният от него“ ефект на Шварцман.

Но дори и моделът с черната дупка и нарастването са дори перфектно сферични ...

Има обаче резултат, който прави излишно отхвърлянето на сферична симетрия на модела на системата и процеса на натрупване. Обобщава се по следния начин, стр. 269: „Истинският хоризонт (абсолютният хоризонт на събитията) започва да се разширява преди (курсив F.C.), преди [акрементираната сферична] черупка да се сблъска с нея“ ... Между другото, „сблъсъци“ означава ще стигне   това!

Така е а именно   това е „превантивното” разширяване на хоризонта на черната дупка по време на нарастването, което Шварцман прие (но не обоснова), а при идентичния модел - падането на сферичен тънък слой от маса върху сферична БХ. Това премахва всички съмнения относно правилността на заключението на Шварцман. (Без да се изхвърля, разбира се, ползотворния подход на Герох-Хартл и други.)

За едно невероятно неразбиране в основите на общоприетите идеи за черните дупки

Повечето хора грешат, защото следват онези, които вече са изгубени.
(От „Дивият Джак“ на У. Дисни)

Но какво да кажем за известния „директен“ общдоказателство “, че времето за черна дупка да достигне хоризонт на черна дупка е безкрайно? Строго доказано, стр. 13, което наистина е вярно в приетия модел. Но ... "с изключение на дреболия": доказателството не уточнява едно - решаващото! - предположение. А именно, имплицитно се приема, че „пленената“ маса - т.е. нула   (∆ M \u003d 0). Резултатът се приписва на който и да е   маси (∆ M\u003e 0). Кажете, бихме могли да докажем теоремата „не може да лети!“ За Уж (крилата са „нула“), но ще бъде приложена към Сокола. Такава е „основата“ на общото убеждение, че във всички случаи времето не е безкрайно.

9. Откритието на Шварцман - революция във фундаменталната физика?

Обикновено са необходими тридесет години, за да се постигне основна научна идея.
Ф. Дайсън

Изминаха 30 години от откриването на Шварцман. Време ли е да възприемем? ..

Най-важното за това откритие е това времетоIs t е ограничен и наблюдателно малък, И това коренно променя картината на свойствата и възможното поведение на обекта, което се нарича "BH" и му приписват качества според GR.

Пътят към сингулярността

Фактът, че материята се натрупва от определен обект пред далечен наблюдател достига хоризонта на събитията   на този обект, означава, че след това той пада от хоризонта върху централната сингулярност на БХ. В рамките на общата относителност описанието на този процес все още е домашно. Като се вземат предвид изводите на Шварцман, теорията на такъв процес е възможно   и е необходимо   - „почти“ на единството на Планкски.

Черна дупка само маска на истински гравитационен квантов обект?

Според Хокинг „заключението за съществуването на радиация, излъчвана от черна дупка, очевидно означава това гравитационният колапс не е толкова окончателен и необратимкакто сме мислили преди. " Всяка акредитирана материя, достигаща и преодоляваща хоризонта, очевидно, бързо   се оказва в централната сингулярност, където всички   Вещество и концентрати на BH. Но в сингулярността материята не се подчинява на законите на нашата физика. Това означава, че това като цяло веществото на черна дупка е извън обхвата на съвременната физика   и по-специално общата теория на относителността. Твърденията, че черната дупка е чисто релативистичен обект, че общата относителност съдържа правилния отговор на всеки въпрос за нея, следователно, няма смисъл. Така наречената черна дупка наистина е обект postrelyativistskimи postkvantovym, Това е обект на странен гравитационно-квантов свят, който все още не е известен на нас, подвластен на то не нашите основни физически закони.

Трябва ли някогашната черна дупка да бъде "гравитационен гроб"?

Нямаме логическа причина да твърдим, че гравитационният срив е необратим за сингулярността на Планк, тоест (виж по-горе) „истинската“ БХ на нашия свят (гравитационно-квантов обект!) не е задължен   да бъде "гравитационен гроб". Нещо повече, твърдението, че натрупаната материя „прескача” чрез единството в „други вселени” или в неизвестни места и времена на нашата Вселена, бидейки там във формата бели дупки   (DB). Екстраполация на релативисткото решение за колапса на "неизвестно къде" чрез сингулярност   (и двете по точка в GR и освен това очевидно чрез ограничен Планцкиан), това е математически и физически очевидно неправилно. Тази модна „концепция“ не е нищо повече от един от цветните миражи на обичайната концепция за БХ. „Невъзможно е да се продължи решението за истинска особеност“, стр. 284 и др. Съвсем различен въпрос - гуляй   ( "Анти-колапс") извън сингулярността, Нито логиката, нито физиката не изключвайте.

Активни процеси в "подозираните черни дупки" и гравитационната квантова теория на материята

В единствеността на Планкски мислим, че не е просто „антиколап“, огледален срив. Освобождаването на материята и енергията от такава сингулярност по никакъв начин не е свързано и по никакъв начин не е ограничено от законите на обикновения релативистки крах. По-специално, мащабът на явленията по време на „изтласкването на Планк“ от сингулярността на БХ не трябва да бъде ограничен от мащаба на релативистичния антиколап в БД или от мащаба на ефектите „Хокинг“ в обикновената БиХ. „В началото на Вселената имаше друга физика, която не познаваме. Същото в черните дупки ”(И. Д. Новиков). Но логиката и дори математиката там са наши! Засега те ни служат само като водачи в непознатия свят на квантовата гравитация.

Тъй като е възможно обектите, които в днешно време приемаме като вероятни черни дупки, всъщност са гравитационен квант, е необходимо да се преразгледат всички наблюдателни материали, свързани с „потенциалните БХ“, и това да се идентифицират проявите на гравитационно-квантовата активност в техните централни особености на Планк в тях. „Всичко може да бъде вътре в региона на Планк“ (А. А. Старобински). Това трябва да можем да видим.

Относно наблюдателните критерии за откриване на черни дупки

Стандартният съвременен критерий за наблюдателното откриване на черна дупка като релативистичен обект с повече от три пъти масата на Слънцето се основава на логическа грешка: пренебрегване на възможността за съществуване сред „компактни обекти“ не само релативистични (бели джуджета, неутронни звезди, БХ?), но и postrelyativistskih   обекти, да речем, квантово-гравитационни. Надеждното откриване на компактен обект с такава маса би означавало откриването не на очакваната ортодоксална БХ, а на много по-интересен и нетривиален гравитационно-квантов обект. По-рано авторът предложи кратко име за него. grakvar   , стр. 132; , стр. 35. Всъщност „Можем ли да наречем котка - котка ?!“ (С. Я. Маршак).

Повторното тълкуване на черните дупки - път към теорията на квантовата гравитация?

Именно откриването и правилното тълкуване на природата на такива предмети и явления може да се превърне в най-прекия път (от наблюденията) до изграждането фундаментална теория на гравитационния квант   нивото на физическото познание, което следва съвременното. „Наблюдаваните прояви на неизвестни природни закони трябва да се възприемат като нарушение на познатото“ (Р. Герох). И обратно! От какво друго се нуждае един теоретик ?! „Напълно възможно е теориите, които считаме за„ доказани “, все още са неверни, защото противоречат на една по-обща теория, която все още нямаме“ (Е. Уигнер). В черните дупки се виждат "ушите й". Дръпнете за тях! ..

10. Заключение

Трудността в науката често е не толкова в това как да се направи откритие, а в това колко да се разбере, че е направено ...
Д. Бернал

Преките последици от откриването на В.Ф.Шварцман коренно променят представите ни за черните дупки и отварят пътя към разбирането вярно   естеството на тези обекти.

Черна дупка - не   „Замразена звезда“; нерелативистичен обект; не   „Гравитационен гроб“; не   обекта наш   фундаментална физика.

Неизвестни основни закони за свойствата на материята в особеността на Планк не се изисква да се изключват гуляй   материя и енергия от тази сингулярност до хоризонта на БиХ и отвъд него. Енергийният мащаб на тези емисии не се ограничава от мащаба на ефектите в базата данни и ефектите „Хокинг“ в черната дупка. В крайна сметка първоначалните условия на такъв процес се задават от неизвестните свойства на материята в особеностите на Планк. Но вече моделът на бяла дупка доказва възможността за преодоляване, при антиколапс, гравитационното поле на обект с тази материя, която е изхвърлена от сингулярността.

Може би тази интерпретация е свързана по-специално с все още необяснимите (повече от 80 години!) Емисии - струи - от централните „точки” на активните галактики и като цяло с разбирането на механизма на „централната машина” на квазари, активни галактики и т.н. n., към явлението y-избухвания. Последното, например, би могло да се окаже директно наблюдавана проява на физически процеси в дълбочините на Планк на БХ (по-точно Граквари), поглъщащи дифузна материя и звезди, или резултат от сблъсъци на особености.

Този комплекс от явления, който досега не е намерил смисъл в нашата фундаментална физика, в светлината на откритието на В. Ф. Шварцман, може вече да подчертае начина за изграждане на дълго търсената фундаментална физическа теория за едно по-дълбоко, т.е. следващо ниво   разбиране на свойствата на материята - поне гравитационно-квантово.

забележка

Виж Делфис № 1 (25), 2001 г.

Вижте статии Ф. А. Цицина   в Делфис № 3/1997, стр. 83 - за фракталната вселена; № 1 (13) / 1998 г., стр. 65 - за кометите.

Гравитационният радиус на Слънцето сега се счита за приблизително 3 км. Това означава, че за Галактика с обща маса от ~ 10 12 M Θ (M Θ е масата на Слънцето), като се вземе предвид невидимата маса на короната на Галактиката, десет пъти по-голяма от видимата маса на звезди, газ и прах, гравитационният радиус е съпоставим с най-външния радиус на нашата Слънчева система ( ~ 0,1 парсек, т.е. ~ 20 хиляди астри, единици .. 500 пъти по-далеч от Плутон, 200 пъти над границите на магнитосферата на Слънцето); така че една хипотетична черна дупка, равна по маса на Галактиката, би се побрала в нейния „централен парсек“, където някаква истинска централна черна дупка е концентрирана още по-дълбоко. Между другото, според най-новите данни (1992-1998 г.) (въз основа на наблюдения на правилните движения на звезди в инфрачервения диапазон на спектъра) бяха открити изключително бързи движения в района на центъра на нашата Галактика - знак за наличието на свръхмасивна BH (~ 2,6 милиона M Θ), където има известен мощен радиоизточник Стрелец А. - Прибл. изд.

По името на К. Шварцшилд „повърхността“ на Черноморския регион, ограничена от хоризонта на събитията, се нарича „сферата на Шварцшилд“. - Прибл. изд.

Нейтронна звезда - космическо тяло със звездна маса и радиус не по-голям от около 10 км, състоящ се от „плътно опаковани“ неутрони, с плътност около 10 15 g / cm3. По правило той има супер мощно магнитно поле до 10 15 G и бързо въртене, наблюдавано под формата на пулсар. Източникът на енергия на неутронна звезда е енергийният резерв на въртене. Обикновено колапсът наваксва първоначално масивни звезди (повече от 8 слънчеви маси) в края на звездната им еволюция, което води до експлозия на свръхнова.

За BH преди "Хокинг" има аналог на известния Втори принцип на термодинамиката - законът на не намаляващата ентропия.

астрофизик Виктория Фавлович Шварцман   (1945-1987) беше изключителен човек. Той комбинира таланта и интересите на натуралиста и хуманиста, теоретика и експериментатора, физика и астронома, поета и космолога, наблюдателя и философа. Като млад човек той влиза в кръга на висококвалифицирани специалисти в областта на релативистката астрофизика (физика на астрономическите обекти и процеси, за разбирането на които е необходима общата теория на относителността на Айнщайн) и най-вече на черните дупки. Той също така притежаваше разработването на безпрецедентен по точност (до 10 -7 сек!) Метод и наблюдателен комплекс в програмата за търсене и изследване за всякакви свръхбързи променливи астрономически явления - от „мигащи звезди“ до БиХ и сигнали от предполагаеми извънземни цивилизации (на нашия 6-метров телескоп Обсерватория в Северен Кавказ). Неговите дълбоки идеи в теоретичната и наблюдателната астрофизика бяха съчетани с разработването на принципно нов подход в програмата за търсене на извънземен разум - хуманитарен   аспект на проблема, който през онези години звучеше доста неочаквано. Големият интерес към произхода и историята на световните религии, философията на Изтока, особено Древна Индия, беше съчетан във Виктория с развитието на „практическия цикъл” на йога.

Според автора на предложената статия, редица основни идеи и заключения на В. Шварцман все още очакват заслужено признание и развитие, до голяма степен забавени, защото по своите идеи и резултати младият учен е бил десетилетия напред пред науката на своето време и поколението си изследователи.

квазари- променливи източници на енергия с висока мощност в центровете на някои ("активни") галактики. Първият квазар е открит през 1963г. В наши дни има около 10 хиляди от тях. Излъчването на квазар може да бъде стотици или хиляди пъти по-голямо от общото излъчване на цялата галактика.

Бели джуджета - свръх плътни (до 10 8 g / cm 3) космически тела със слънчева маса (до ~ 1,5 M Θ), състоящи се от „изродени“ (напълно йонизирани и сгъстени) вещества с обикновен космически състав (главно водород и хелий). Охлажда се бавно, превръщайки се в „черни (!) Бели джуджета“.

Необходимо е в условия на свръхвисока плътност, съчетана с ултрасилно гравитационно поле, например в особеностите на Планк на БХ или в началния етап на космологичния Голям взрив, където преминава нашата физика.

Но какво ще стане, ако „изтласкването от сингулярността“ дължи на свойството на гравитацията, което Дж. Кийли през 19 век свързва с многополюсните „симпатични потоци“, произтичащи от масивните „неутрални центрове“? (виж Делфис № 2 (26) за 2001 г.). - Прибл. изд

Qitsin F.A..// Активни ядра и звездна космогония. 1,987.

Цицин Ф.Л.// Астрономия и съвременната картина на света. M „RAS, 1996