Чёрные дыры

Что внутри у черной дыры.

Черной дырой  называется область пространства-времени, ограниченная горизонтом, то есть поверхностью, которую даже свет не может покинуть вследствие действия гравитационных сил. Точка зрения теории относительности (ОТО) на черные дыры (и их внутреннюю структуру) состоит в следующем. Мы (по определению) не можем получить никакой информации из черной дыры, поэтому она для нас именно ЧЕРНАЯ, то есть в рамках этого подхода вопрос о внутренней структуре черной дыры не является полностью корректным, т.к. мы не можем произвести соответствующие измерения, а можем лишь предполагать что-то, не получая непосредственной информацию оттуда.  
Черная дыра (как идея) первоначально появилась в 18 веке благодаря работам Митчелла и Лапласа как предсказание в ньютоновской теории. Затем уже - как математическое решение ОТО. Для наиболее простой оценки радиуса горизонта черной дыры (как у Митчелла и Лапласа) достаточно лишь положить вторую космическую скорость равной скорости света. Для случае вращающихся и заряженных черных дыр решения получаются уже только в рамках ОТО.  
 
Существуют или нет черные дыры во Вселенной, или, все-таки, это лишь наша игра ума и математики - вопрос пока остается открытым. Сейчас есть более 10 кандидатов в черные дыры в тесных двойных системах и несколько десятков кандидатов в сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик (в том числе и нашей). Однако, это лишь кандидаты, хотя и очень хорошие, и Нобелевская премия за открытие черных дыр пока никому не вручена. Но, оставив вопрос о физическом обосновании, никто не запрещает продлить решение внутрь черной дыры. Оказывается, что решение гладко продолжается под горизонт и заканчивается в точке, в которой одна из важнейших характеристик пространства - кривизна - становится равной бесконечности (как говорят "расходится"). Такое поведение и называется сингулярностью, то есть областью, в которой не работает не только физика, но и математика.

       В какой-то мере исследование сингулярностей можно считать физичным и в рамках ОТО, особенно в свете недавних результатов о конечной стадии гравитационного коллапса. Дело в том, что несколько десятилетий назад была сформулирована "гипотеза космической цензуры", которая утверждает, что в обыкновенной Вселенной сингулярность может существовать, лишь закрытая от нас горизонтом, то есть в виде черной дыры. Так вот, недавно в ходе численного анализа разных сценариев гравитационного коллапса было установлено, что при определенных начальных условиях (вполне физических, надо отметить) процесс гравитационного коллапса может закончится возникновением "голой" сингулярности. В рамках ОТО аналитического ответа на этот вопрос пока нет.  
 
У ОТО есть один очень большой недостаток - она не поддается процедуре квантования, в отличии от теорий остальных физических взаимодействий (электромагнитного, слабого и сильного). Поэтому создаются так называемые теории суперобъединения, в которые входит не сама ОТО, а какой-либо (еще до конца не ясно, какой) вариант эффективной теории гравитации, включающий ОТО. С точки зрения идей квантовой механики, лежащей в основе объединения взаимодействий, вопрос о внутренней структуре вполне правомерен, потому что все пространство должно описываться одной характеристикой - волновой функцией. В рамках этого нового подхода были открыты (в математическом плане, конечно) новые типы сингулярностей, которых нет в ОТО. Можно выделить характеристики сингулярности, например, по скорости, с которой кривизна расходится. В какой-то мере и горизонт событий черной дыры можно считать сингулярностью, но не истинной, потому что кривизна в этом случае конечна (расходится лишь один коэффициент), более того, эту сингулярность можно убрать после соответствующего преобразования координат.

Черные  дыры сливаются.

Ученые открыли, что в одной  галактике вполне могут сосуществовать две сверхмассивные черные дыры, которые  в конечном итоге обязательно  сольются в одну. Это событие будет  сопровождаться такими выбросами энергии, что звезды будут вытеснены из центра галактики, где будет бушевать радиоактивное и гравитационное цунами.  
     Ученые давно знали, что в галактике NGC 6240 существует два ярких пятна, что зовутся ядрами. Поскольку центр галактики закрыт от обзора пылью, ученые направили в ту сторону телескоп Чандра, в надежде определить, является ли любое из этих ядер активной сверхмассивной черной дырой. Каково же было их удивление, когда они поняли, что оба объекта являются активными черными дырами.    

 Эта галактика  находится от нас на расстоянии около 400 световых лет - довольно близко по космическим  масштабам и образовалась она  в результате столкновения двух галактик, которое началось 30 миллионов лет  назад. Астрономы считают, что слияние  галактик на самом деле происходит очень мирно. Поскольку звезды расположены очень редко, они почти не "ощущают" происходящего. Сейчас пока центры сталкивающихся галактик только слегка гравитационно взаимодействуют. Но постепенно расстояние, равное сейчас 3 тысячам световых лет, будет уменьшаться. И тогда они неизбежно начнут взаимодействовать. Звезды, что вращаются вокруг центров, ускорят свое движение и вылетят из центра галактики. Когда черные дыры приблизятся на расстояние около одного светового года, они начнут сливаться. Тогда газ, вращающийся вокруг черных дыр разогреется до таких температур, что начнет излучать радиоактивные волны. В конце концов поле радиоактивности уничтожит все объекты, находящиеся вокруг ядер, что даст возможность обозревать ядро. Ни одна звезда не уцелеет в поле влияния более массивной черной дыры после того, как они сольются.  
     Ученые также построили компьютерную версию того, что происходит сейчас в галактике NGC 362. До этого астрономы никогда не видели двойных черных дыр. Это наводило их на мысли, что такого явления, как двойная черная дыра не бывает, что черные дыры сливаются в одну. Недавно они получили доказательство этого: джеты, испускаемые черными дырами в объекте, известном под номером NGC 362, сместились. Это говорит о том, что черные дыры в сталкивающихся галактиках "почувствовали" существование друг друга.  
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы:

1. Новиков И.Д.  Черные дыры и Вселенная. М.: Мол. гвардия, 1985.

2. Липунов В.М. В мире двойных звезд. М.: Квант, 1986.

3. Черепащук А.М. Массивные тесные двойные системы. Земля и Вселенная. 1985. № 1.

 С. 16-24.

4. Лютый В.М., Черепащук А.М. Оптические исследования рентгеновских двойных систем // Там же. 1986. № 5. С. 18-25.

5. Черепащук А.М. Черные дыры: новые данные // Там же. 1992. № 3. С. 23-30.

6. Гинзбург В.Л.  О физике и астрофизике. М.: Бюро "Квантум", 1995. 106 с.