Черная дыры

Температура реликтового излучения - еще не самая удивительная из коллекции температур. Совсем фантастически выглядит история с температурой черной дыры.

Эта история неожиданным образом началась еще в XVIII веке. В 1783 г. английский ученый Мишель заметил, что если существует звезда с очень большим радиусом (в 500 раз большим радиуса Солнца) и плотностью, равной плотности Солнца, то "...свет, излученный таким телом, будет возвращен обратно из-за собственной тяжести". Несколько позже то же самое повторил Лаплас (в 1799 г.). Предсказание, подтвержденное почти правильными (хотя и неверно выведенными) формулами, оправдалось в общей теории относительности.

Формула для радиуса звезды, для которой вторая космическая скорость равна скорости света (так что никакое тело и даже свет не может покинуть ее поверхность), имеет вид

где γ- гравитационная постоянная, а р - плотность тела. Если ввести массу тела M=4/3πR³р, то последнее соотношение можно записать как соотношение между массой и радиусом:

Величина 2γМ/с³ называется гравитационным радиусом тела. Он пропорционален массе звезды и равен, например, для Солнца 3 км.

Около небесного тела, радиус которого R не превышает его гравитационного радиуса R_гр, происходят странные события. Все тела, находящиеся вблизи такого небесного тела (на расстоянии меньше 3R_гp, если тело движется медленно), падают на него и ни при каких условиях не могут вырваться обратно из огромного по силе поля тяжести. Для такого тела выбрали мрачное имя - "черная дыра". С поверхности черной дыры не могут выходить никакие сигналы или частицы.

В сильном гравитационном поле черной дыры изменяется частота фотона. На расстоянии R_гр от центра черной дыры частота (а с ней и энергия) фотона обращается в нуль, Это можно понимать так: чтобы вырваться из гравитационного поля черной дыры, фотон должен затратить всю свою энергию и выйти "наружу" с энергией, равной нулю, т. е. он просто исчезает. Странные события происходят и с телами, падающими на черную дыру. Падение сопровождается огромным выделением энергии, и это обстоятельство делает гипотезу черной дыры очень соблазнительной для астрофизики.

Черные дыры, возможно, играют роль в тех областях Вселенной, где выделяется очень много энергии: квазарах, ядрах галактик. До сих пор никто не понимает, откуда берется эта энергия. Может быть, основным источником энергии таких объектов являются черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз больше массы Солнца и в которых, как в атомных бомбах, "сжигается" масса покоя согласно формуле

Такая картина энергетического баланса выглядит достаточно внушительно. Есть основание считать, что двойная звезда Х-1 в созвездии Лебедя имеет черную дыру в качестве невидимой компоненты. Однако все такие утверждения еще очень ненадежны, и о них пока не стоит говорить более подробно.