Чорні діри: цікаві факти

Сьогодні всі, принаймні, чули або читали про чорні діри. Але був час, коли такої назви не було ні в науковій, ні в популярній літературі.

Чорні діри – це породження гігантських сил тяжіння

Чорні діри – це породження гігантських сил тяжіння. Вони виникають, коли в ході сильного стиснення великої маси матерії зростаюче гравітаційне поле її стає настільки сильним, що не випускає навіть світло. Швидше за світло в природі ніщо рухатися не може, значить, чорні діри не випускають взагалі нічого. В чорні діри можна тільки впасти під дією величезних сил тяжіння, але виходу звідти немає. Існує багато книг про властивості тяжіння дуже сильно стислій сферичної маси. Рішення рівнянь Ейнштейна для такого випадку було знайдено К. Шварцшильда і тому таке поле тяжіння називається шварцшильдовським. При стисненні маси до все меншого і меншого радіусу, поступово проявляються відхилення від закону Ньютона – сила тяжіння виходила нехай незначно, але дещо більшою. Але найцікавіше, що для кожної маси існує свій певний радіус, при стисненні до якого сила тяжіння прагнула до нескінченності. Такий радіус був названий гравітаційним радіусом. Гравітаційний радіус тим більше, чим більше маса тіла. Наприклад, для маси Землі це всього один сантиметр, для маси Сонця три кілометри.

Виникає питання: а що станеться, якщо маса буде мати радіус менше гравітаційного? На це питання дали відповідь в ще в 20-му ст. відомі американські фізики Р. Оппенгеймер і Х. Снайдер. Якщо сферична маса, зменшуючись, стиснеться до розмірів, рівних або менших ніж гравітаційний радіус, то потім ніяке внутрішній тиск речовини, ніякі зовнішні сили не зможуть зупинити подальше стиснення. Але при стрімкому стисненні – падінні речовини до центру – сили тяжіння не відчуваються.

Всім відомо, що при вільному падінні настає стан невагомості і будь-яке тіло, не зустрічаючи опори, втрачає вагу. Те ж відбувається і з сжимающейся масою: на її поверхні сила тяжіння – вага – не відчувається. Після досягнення розмірів гравітаційного радіуса зупинити стиснення маси не можна. Вона нестримно прагне до центру. Такий процес фізики називають гравітаційним колапсом, – так виникають чорні діри. Саме всередині сфери з радіусом, рівним гравітаційному, тяжіння настільки велике, що не випускає навіть світло. Цю область Дж. Уїллер назвав в 1968 році чорною дірою.

Назва виявилося вдалим, і було моментально підхоплено усіма фахівцями. Кордон чорної діри називають горизонтом подій. Назва це зрозуміло, бо з-під цієї межі не виходять до зовнішнього спостерігача ніякі сигнали, які могли б повідомити відомості про події всередині події. Про те, що відбувається всередині чорної діри, зовнішній спостерігач ніколи нічого не дізнається.

Але як можна створити чорні діри? На перший погляд, завдання це нескладна. Треба взяти будь-яку масу і стиснути її до розмірів гравітаційного радіуса. Це, звичайно, вірно. Однак справа надзвичайно ускладнене тим, що величина гравітаційного радіуса мізерно мала навіть для великих мас. Так якщо взяти масу невеликої гори, то її довелося б стиснути до розмірів атомного ядра! Зрозуміло, не може бути й мови, щоб створити штучні чорні діри в сучасних лабораторіях. Але, виявляється, природа сама створила чорні діри, правда, досить великої маси. Такі чорні діри можуть виникати в кінці життя досить масивних зірок. Якщо зірка в самому кінці активної еволюції має масу, скажімо, в десять мас Сонця і більш, то досить імовірно, що сили власного тяжіння стиснуть її до розмірів гравітаційного радіуса і перетворять в чорну діру. Нарешті, досить імовірно, що надмасивні чорні діри з масою від ста тисяч до мільярда і більш мас Сонця виникають в центрах гігантських зоряних систем-галактик.

...
ПОДІЛИТИСЯ: