Можно ли обнаружить черные дыры.

Автор: Administrator

22.11.2008 14:02

Черные дыры «появляются» там, где «исчезают» самые массивные сколлапсировавшие звездные ядра. Следовательно, можно искать черные дыры на месте вспышек сверхновых, поскольку мы считаем сверхновые результатом коллапса звездных ядер. К сожалению, черные дыры очень трудно обнаружить; сама природа делает их невидимыми. Но не все возможности их обнаружения исчезают при катастрофическом гравитационном коллапсе под сферу критического радиуса (сферу Шварцшильда). Во-первых, черные дыры остаются источниками гравитации. Во-вторых, благодаря силе гравитации вещество, падающее на черную дыру, может излучать свет, прежде чем оно пересечет поверхность критического радиуса и станет невидимым.

Рассмотрим сначала тот факт, что черная дыра обладает силой гравитации. Действительно, если масса коллапсирующей звезды не меняется, то не изменится и сила притяжения ею объекта, находящегося на фиксированном расстоянии от ее центра. Солнце почти наверняка никогда не станет черной дырой, но если бы оно внезапно сколлапсировало до своего критического радиуса 3 км (без потери массы), то Земля и другие планеты продолжали бы двигаться по своим орбитам, «не почувствовав» превращения Солнца в черную дыру. Массы Солнца и планет, а также расстояния между их центрами и центром Солнца при коллапсе остались бы прежними. Конечно, нам не хватало бы потока солнечной энергии, и мы обращались бы вокруг новоиспеченной черной дыры, внезапно оказавшись в темноте, но мы могли бы утешать себя сознанием того, что законы тяготения по-прежнему верны.

Поскольку черные дыры остаются источниками силы гравитации, они продолжают притягивать близлежащее вещество. Если, например, они окружены диффузным газом, то будут притягивать этот газ, ускоряя его. Частицы газа достигнув внушительных скоростей при своем падении на черную дыру, следовательно, будут происходить столкновения между частицами с высокими кинетическими энергиями. При таких столкновениях будут рождаться фотоны рентгеновского излучения, которые унесут с собой часть энергии падающих частиц, при условии, что эти фотоны будут появляться на расстояниях от центра черной дыры, превышающих критический радиус.

Если черная дыра является компонентом двойной звезды, то есть две возможности обнаружить ее существование. Во-первых, движение другой, «нормальной», звезды покажет, что по соседству находится какой-то объект с массой, близкой массе звезды. Если мы, изучая движение звезды в пространстве, сумеем рассчитать массу ее невидимого спутника и если эта масса в 3-5 раз превышает массу Солнца, то с некоторой уверенностью можно заключить, что невидимый компонент - черная дыра. Во-вторых, внешняя атмосфера нормальной звезды это естественный источник вещества, которое будет притягиваться черной дырой. Таким образом, у нас будет значительно больше шансов наблюдать излучение падающею вещества, чем в случае одиночной черной дыры.

Мы рассмотрели черные дыры, которые могли образоваться при коллапсе звезд и должны поэтому иметь массы, по крайней мере в несколько раз превосходящие массу Солнца. Могут существовать и черные дыры меньших масс, но вряд ли можно ожидать их возникновения при современных условиях во Вселенной. Например, Земля, по-видимому, вполне способна сохранять свои современные размеры бесконечно долго, удерживаемая от гравитационного сжатия электромагнитными силами, которые помогают твердым телам сохранить свою форму*. Если, однако, какая-то сила могла бы сжать Землю или другой объект такой же массы до радиуса 3 см, то объект стал бы черной дырой. Пока Земле это не угрожает.

Некоторые астрономы полагают, что все гигантские галактики, включим и нашу, содержат в центре черную дыру массой не менее нескольких сотен миллионов солнечных и что вещество непрерывно падает в эту черную дыру. Такое падение должно сопровождаться интенсивным инфракрасным, видимым, ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, часть которого может проникнуть сквозь завесу из газа и пыли, окружающую центр Галактики. А мы, спокойно обращаясь вокруг центральной черной дыры на расстоянии 10000 км от нее, могли бы наблюдать это излучение. Изложенная гипотеза пока не получила подтверждения, однако, если такая черная дыра существует, она вполне может обладать «обычной» плотностью вещества, но будет при этом иметь огромный горизонт событий, или поверхность критического радиуса, которую можно пересечь лишь в одном направлении - внутрь. Интересно, что, наблюдая в течение нескольких последних лет движения звезд в гигантской эллиптической галактике М 87, астрономы пришли к выводу, что центральные области этой галактики, по-видимому, содержат значительно больше вещества, чем можно было бы объяснить только присутствием звезд, межзвездного газа и чем угодно еще. На основании этих наблюдений высказана гипотеза, что в центре М 87 находится гигантская черная дыра массой, равной примерно 5 млрд. солнечных! Такая черная дыра лишь в несколько раз превосходила бы размеры Солнечной системы, но содержала бы больше вещества, чем любая галактика, кроме самых крупных!