* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
152
Концепция черных дыр
Еще в XIX в. французский ученый Пьер Лаплас (1749—1827) предположил существование звезд, настолько массивных, что даже свет не в состоянии вырваться с их поверхности. Его рассуждения были просты. Чтобы в свободном полете покинуть поверхность притягивающего тела, нужно развить начальную скорость, равную второй космической скорости. Для Земли она составляет 11,2 км/с, для Солнца — 600 км/с. Если начать мысленно сжимать звезду, например Солнце, то вторая космическая скорость будет расти. В какой-то момент она возрастет до скорости света, и тогда звезда станет звездой-невидимкой, т. к. даже свет не сможет покинуть ее поверхность. Так появилась концепция объектов, в 60-х гг. ХХ в. названных черными дырами. Эти объекты долго будоражили воображение астрофизиков, прежде чем те смогли убедиться в их реальности. Рассуждения Лапласа были не очень точны, т. к. основывались на ньютоновской механике. Но основной его вывод, что для каждого шарообразного тела существует свое значение радиуса, при сжатии до которого оно превращается в черную дыру, верен. Для Солнца значение этого критического (его еще называют гравитационным) радиуса составляет примерно 3 км, для такого тела, как
Памятник Пьеру Лапласу на его родине — в местечке Бомон-ан-Ож (Франция)
По современным представлениям, в черную дыру превращается ядро «прогоревшей» звезды, если масса ядра превышает так называемый предел Оппенгеймера — Волкова, равный 2—3 массы Солнца. При такой массе ядро, сжимаясь, проскакивает и стадию белого карлика, и стадию нейтронной звезды. Гравитация побеждает — в результате образуется черная дыра. Как показывают расчеты, такая судьба ожидает звезды с первоначальной массой более 20 масс Солнца.
Земля, — всего лишь 1 см. Если Землю сжать до столь малого размера, то она превратится в маленькую черную дыру. Своим современным обоснованием концепция черных дыр обязана общей теории относительности. В 1916 г. немецкий астроном Карл Шварцшильд (1873—1916), используя ее уравнения, теоретически обосновал возможность существования объектов со сверхсильным гравитационным полем. Вырваться из гравитационных объятий черной дыры нельзя даже с помощью самых мощных двигателей, потому что сила гравитации, удерживающая тело, становится бесконечно большой. Но самый удивительный вывод, пожалуй, в том, что для внешнего наблюдателя черная дыра так никогда до конца и не образуется. В сильном поле тяжести время замедляется. При приближении к гравитационному радиусу замедление времени становится бесконечно большим. Для нас звезда будет бесконечно долго сжиматься до размеров, равных гравитационному радиусу. Вот почему черные дыры иногда называют застывшими звездами. Для космонавта, который опускается на поверхность черной дыры, время за пределами черной дыры начнет идти все быстрее. И за то мгновение, за которое он упадет на черную дыру, для него промелькнет жизнь всей Вселенной.