Мне уже давно задали этот вопрос: как можно говорить о черных дырах, если в силу гравитационного замедления времени ни одна дыра не могла сформироваться за всё время жизни Вселенной? Ведь всё, что падает в черную дыру, замирает на горизонте (с точки зрения отдаленного наблюдателя).
Это так, и ученые об этом знают. Но дело в том, что этот факт не играет ни малейшей роли. Теорема Биркгофа, которую мы уже обсуждали, утверждает, что решение Шварцшильда — единственное сферически симметричное вакуумное (для пустого пространства). Оно стационарно, то есть не зависит от времени (а вот отсутствие зависящих от времени симметричных решений — это интересно). Так вот, из теоремы следует, что при коллапсе пространство вне звезды вообще никак не меняется! Единственное, что меняется — это возникают новые области пустого пространства: ранее занятые звездой. Так что звезда коллапсировала — прекрасно, мы говорим о новой черной дыре. Размеры — близки к радиусу горизонта, гравитация точно такая же, что за горизонтом — принципиально не узнать... Если что-то выглядит как кошка, ведет себя как кошка и мяукает как кошка, то это и есть кошка, и нечего.
Кстати, принцип "если нечто выглядит как вызов функции, то это и есть вызов функции" из философии Перл — очень хороший. Сразу понятно, почему print (2+3)*4 выводит 5. Либо скобочки ставьте (как в Питоне-3 заставляют), либо объясняйте, что имеете в виду, и что вы вовсе не желаете узнать сумму 2 и 3 и умножить код возврата функции print на 4. Например, print 4*(2+3).
Вещество (самой звезды или чего-то туда упавшего) действительно замирает на горизонте с точки зрения отдаленного наблюдателя, но именно на горизонте. Мы уже обсуждали, что физическая скорость частицы, падающей на горизонт, стремится к скорости света. Для наблюдателя, висящего над самым горизонтом, эта скорость сколь угодно близка к ней. Что это означает? Гравитационный радиус Солнца около 3 километров. Для звезды в 10 Солнц это около 30км (зависимость гравитационного радиуса от массы линейная). Одна миллионная этого радиуса составляет 3см. Свет пролетит (точнее, пролетел бы) это расстояние за одну десятимиллиардную долю секунды. Но координатная (с точки зрения отдаленного наблюдателя) скорость света меньше. Множитель там (1-a/r)², что при r=a(1+ε) приблизительно равно ε², или триллионную часть. Это 0.3мм в секунду. Наши 3см свет даже с такой маленькой координатной скоростью проползет (прополз бы, если бы скорость оставалась такой) за сто наших секунд. Или не свет, а падающее вещество — разницы в данном случае никакой, скорость все одно с или около того.
Сами прикиньте отличие от гравитационного радиуса, которое будет преодолеваться хотя бы смехотворный срок лет в тысячу.
Помните задачу про лодку?
Толкнули лодку и она плывет с гаснущей скоростью. Она никогда не остановится (формально), но путь ее не превосходит некоторого "горизонта", до которого она не доберется. Поначалу она бодро проплывет полпути, потом потише еще четверть, потом совсем медленно...
Поэтому вполне разумно говорить о черных дырах, или предколлапсировавших объектах.
Кстати, если отправиться в экспедицию с целью посмотреть, как оно там, то долететь до горизонта удастся без проблем за конечное время, и миновать его. И даже до сингулярности долетим быстро. Ее, конечно, увидеть не удастся. Но долететь за конечное время — очень даже.
Да, есть и такой кажущийся парадокс: этот храбрец, который отправился в экспедицию — с нашей точки зрения он замер на горизонте, а с его — давно погиб в сингулярности. Но парадокса нет: моменты приближения к горизонту одновременны сколь угодно отдаленным моментам в будущем. Само пересечение одновременно бесконечному будущему.
К тому же никаким способом нельзя с ним связаться. Даже увидеть его на горизонте не получится. Его сигналы оттуда будут, во-первых, выбираться куда дольше, чем он приближается к горизонту, а во-вторых, они потеряют всю энергию на борьбу с гравитацией. Даже если он сигналит жестким рентгеном, долетать будут очень длинные радиоволны, и то через тысячи лет.
А вот слияние черных дыр — вопрос более интересный, и о нем — в другой раз.