Несмотря на то, что совсем недавно была обнаружена тень черной дыры в одной из соседних галактик, окончательного понимания о том, что она собой являет пока нет. Также, не все до конца верят в существование данных объектов. Сегодня рассмотрим теории о том, какова же их структура.
1. Изначально
Впервые о существовании объектов, которые являются абсолютно черными по причине того, что с их поверхности даже свет не может улететь, заговорил Дж. Митчелл.
Он сделал расчет для Солнца, которое необходимо сжать до радиуса 3 км, чтобы получить тело с такими свойствами.
Пьер-Симон де Лаплас, несколько позже, включил рассуждение о такого рода телах в свою работу.
После публикации общей теории относительности А. Эйнштейном, К. Шварцшильд применил ее на астрономические объекты, в том числе и на сверхмассивные плотные звезды.
В конце 60-х годов Дж. Уилер ввел в обиход само понятие «черная дыра». Огромный вклад в изучение внес С. Хокинг.
2. Простая черная дыра
На основании решения уравнения Эйнштейна Шварцшильдом в оборот введено одно интересное свойство черной дыры: горизонт событий.
Это такая область вокруг абсолютно гравитирующего тела, попадая внутрь которой ничто уже не способно вырваться наружу. Ни одна ракета будущего, ни свет, ни любые сверхскоростные частицы никогда не выберутся вовне.
Исходя из ОТО на этой границе останавливается время, что приводит к удивительному парадоксу. Так, со стороны внешнего наблюдателя объект никогда не сумеет достичь поверхности черной дыры, так как буквально остановится на ее горизонте.
Структура простой черной дыры проста:
есть сингулярность (т.е. объект с массой, не обладающий другими свойствами. Это сосредоточение абсолютной гравитации, некая гравитационная яма),
горизонт событий (из-под которого ничто не может вырваться наружу);
радиус Шварцшильда (своего рода ориентир для определения размера черной дыры – от центра до горизонта событий).
3. Вращающаяся черная дыра
Известно, что все объекты во Вселенной стремятся к вращению. Следовательно, черная дыра также вращается. А это несколько усложняет ее предполагаемую структуру.
Появляется эргосфера, ограничиваемая пределом статичности. Внутри нее любое тело будет вращаться соответственно с вращением черной дыры. Однако, интересно то обстоятельство, что из границ этой области все еще можно вырваться наружу.
Из попадающего на гравитирующее тело материи формируется аккреционный диск. Вещество закручивается в кольцо, а если его слишком много, то будут образовываться джеты (выбросы) вдоль оси вращения.
Именно этот аккреционный диск пытаются увидеть астрономы, так как саму дыру наблюдать не получится. Недавно его обнаружили в галактике М 87 в созвездии Девы.
Также интересно мнение С. Хокинга о том, что черные дыры могут испаряться. Если пара виртуальных частиц возникнет вблизи горизонта событий, то может случиться следующее: одна образуется внутри него, поэтому навсегда исчезнет в недрах, а вторая, получив дополнительную энергию, с ускорением улетит за пределы влияния объекта. Со временем это приведет к уменьшению массы тела, а в далеком будущем – к его полному испарению.
--
Вопросов о черных дырах меньше не становится. Мы до сих пор не имеем ни малейшего представления о том, что внутри них. Поэтому исследования продолжаться.
Спасибо за внимание. Подписывайтесь.