 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
172
массе Солнца, всего лишь за несколько секунд превратится из обычной звезды в черную дыру, а если
масса равна массе миллиарда звезд, то такой процесс займет несколько дней.
Свойства черной дыры необычны. Особый интерес вызывает возможность гравитационного захвата
черной дырой тел, прилетающих из бесконечности. Если скорость тела вдали от черной дыры много
меньше световой и траектория его движения подходит близко к окружности с R = 2r, то тело совершит
много оборотов вокруг черной дыры, прежде чем снова улетит в космос. Если же тело подойдет
вплотную к указанной окружности, то его орбита будет неограниченно навиваться на окружность,
тело окажется гравитационно захваченным черной дырой и никогда снова не улетит в космос. Если же
тело подлетит еще ближе к черной дыре, то после нескольких оборотов иди даже не успев сделать ни
одного оборота, оно упадет в черную дыру.
Представим себе двух наблюдателей: одного на поверхности коллапсирующей звезды, а другого
далеко от нее. Предположим, что наблюдатель на коллапсирующей звезде через равные промежутки
времени посылает (радио- или световые) сигналы второму наблюдателю, информируя его о
происходящем. По мере приближения первого наблюдателя к гравитационному радиусу сигналы,
которые он посылает через равные интервалы времени, будут достигать другого наблюдателя через
все более длительные промежутки времени. Если первый наблюдатель передаст последний сигнал как
раз перед тем, как звезда достигнет гравитационного радиуса, то сигналу потребуется почти
бесконечное время для того, чтобы прийти к удаленному наблюдателю; если же наблюдатель послал
сигнал после того, как достиг гравитационного радиуса, наблюдатель вдали никогда не примет его,
потому что сигнал никогда не покинет звезду. Когда фотоны либо частицы уходят за гравитационный
радиус, они просто исчезают. Только во внешней области непосредственно у гравитационного радиуса
они могут быть видимыми, причем создается впечатление, что они как бы скрываются за занавесом и
больше не появляются.
В черной дыре пространство и время взаимосвязаны необычным образом. Для наблюдателя внутри
черной дыры направление возрастания времени является направлением уменьшения радиуса.
Оказавшись внутри черной дыры, наблюдатель не может вернуться к поверхности. Он не может даже
приостановиться в том месте, где оказался. Он «попадает в область бесконечной плотности, где время
кончается» *.
* Хокинг С. От большого взрыва до черных дыр. Краткая история времени. М., 1990. С. 79.
Изучение свойств черных дыр (Я.Б. Зельдович, С. Хокинг и др.) показывает, что в некоторых
случаях они могут «испаряться». Этот «механизм» связан с тем, что в сильном поле тяготения черной
дыры вакуум (физические поля в самом низком энергетическом состоянии) неустойчив и может
рождать частицы (фотоны, нейтрино и др.), которые, улетая, уносят энергию черной дыры. Вследствие
этого черная дыра теряет энергию, уменьшаются ее масса и размеры.
Сильное гравитационное поле черной дыры может вызывать бурные процессы при падении в них
газа. Газ при падении в поле тяготения черной дыры образует закручивающийся вокруг последней
быстро вращающийся уплощенный диск. При этом колоссальная кинетическая энергия частиц,
разгоняемых тяготением сверхплотного тела, частично переходит в рентгеновское излучение, и по
этому излучению черная дыра может быть обнаружена. Вероятно, одна черная дыра уже обнаружена
таким способом в рентгеновском источнике Лебедь Х-1. В целом же, по-видимому, на долю черных
дыр и нейтронных звезд в нашей Галактике приходится около 100 млн звезд.
Итак, черная дыра так сильно искривляет пространство, что как бы отсекает себя от Вселенной. Она
может буквально исчезнуть из Вселенной. Возникает вопрос «куда». Математический анализ дает
несколько решений. Особенно интересно одно из них. В соответствии с ним черная дыра может
перемещаться в другую часть нашей Вселенной или даже внутрь иной вселенной. Таким образом,
воображаемый космический путешественник мог бы использовать черную дыру для передвижения в
пространстве и времени нашей Вселенной и даже проникновения в другую вселенную.
Что же происходит, когда черная дыра переходит в другую часть Вселенной или проникает в иную
вселенную? Рождение черной дыры во время гравитационного коллапса является важным указанием
на то, что с геометрией пространства-времени происходит нечто необычное — изменяется ее метрика,
топологические характеристики. Теоретически коллапс должен завершиться образованием
сингулярности, т.е. должен продолжаться до тех пор, пока черная дыра не станет нулевых размеров и
бесконечной плотности (хотя на самом деле речь должна идти не о бесконечности, а о каких-то очень
больших, но конечных величинах). Во всяком случае, момент сингулярности — это, возможно,