Cтраница 3
Сферически симметричная черная дыра на сфере Шварцшильда становится одновременно и черной и дырой. Для вращающейся черной дыры, к которой применима метрика Керра, области действия этих свойств совпадают не полностью. [31]
Исследование черных дыр является хорошим примером важности рисунков и пояснений. До середины 60 - х годов тот объект, который мы сегодня называем черной дырой, в английской научной литературе фигурирует как сколлапсировав-шая звезда, а в русской литературе - как застывшая звезда. Соответствующая мысленная картина, в основе которой лежит описание коллапса в шварцшильдовских координатах ( рис. 1 а), была такова: коллапсирующая звезда сжимается все быстрее и быстрее по мере того, как гравитационное притяжение становится все сильнее и сильнее, затем происходит замедление сжатия из-за роста гравитационного красного смещения и в конце концов звезда застывает у поверхности бесконечного красного смещения ( соответствующей шварцшильдовскому радиусу), навсегда оставаясь ограниченной этой поверхностью. Конечно, из работы Оппенгеймера и Снайдера [138] мы знали, что с точки зрения наблюдателя, находящегося на поверхности коллапсирующей звезды, все выглядит иначе: звезда не застывает, а испытывает коллапс вплоть до сингулярности за поразительно короткое время. [32]
Вращение черной дыры может сопровождаться яркими и неожиданными эффектами. [33]
Отклик черной дыры на возмущающее приливное поле весьма отличается от реакции планеты. Рассмотрим сначала скорость сдвиговой деформации а % ь опоронной жидкости черной дыры. [34]
Для черной дыры с массой М Ю17 г температура Тн горизонта достаточно мала ( Тн Ю9К), поэтому единственными квантами, которые может испускать дыра, являются кванты с нулевой массой покоя: нейтрино ( которые мы будем полагать безмассовыми), фотоны и гравитоны. Пейдж [140, 141] получил численные оценки вероятностей отражения для нейтринных ( sl / 2), электромагнитных ( sl) и гравитационно-волновых ( s 2) полей и вычислил суммы мод (8.48), чтобы определить эволюцию дыры с массой М Ю17 г в ответ на испускание ею квантов. [35]
Понятие черной дыры имеет отношение к первому из перечисленных эффектов общей теории относительности: чем сильнее гравитационное поле, тем меньше скорость света. Поэтому, может быть, в крайне сильном гравитационном поле скорость света обратится в нуль. Выше отмечалось, что на Солнце сила тяжести примерно в 30 раз больше, чем на Земле. Подобно силе электрического взаимодействия, сила тяжести убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между взаимодействующими телами. [36]
Поверхность черной дыры при наличии вращения перестает иметь сферическую форму. [37]
Масса черной дыры поддается определению, например, посредством использования третьего закона Кеплера для спутников, находящихся в гравитационном поле вдали от черной дыры. [38]
Гипотеза черной дыры подкрепляется дополнительными ограничениями, следующими из наблюдаемой переменности оптического излучения. [39]
Вращение черной дыры в однородном магнитном поле, направленном вдоль оси симметрии, приводит, благодаря фарадеевской индукции ( см. § 2), к возникновению разности потенциалов между горизонтом событий и бесконечно удаленной точкой. Из выражения ( 13) видно, что на бесконечности А0 - ( Q - 2аМВ) / 2М, в то время как электростатический потенциал горизонта (8.87) равен нулю. [40]
Для черных дыр, возникающих из звезд и имеющих массу, сравнимую с солнечной, эти эффекты пренебрежимо малы. [41]
У черной дыры нет ни сильных магнитного и электрического полей, ни поверхности, с которой могут истекать заряды. Поэтому сложные электродинамические процессы здесь невозможны. [42]
Электродинамика черных дыр рассматривает процессы только вне горизонта событий. Поэтому для решения уравнений электродинамики, помимо граничных условий вдали от черной дыры, необходимо задать еще граничные условия на ее поверхности. Формально эта ситуация ничем не отличается от ситуации, например, связанной с электродинамикой пульсаров, когда также необходимо задавать граничные условия на поверхности нейтронной звезды. [43]
Для черных дыр с массой больше планковской вклад массивных полей в поляризацию вакуума значительно ( на фактор е ( X / L) 2, Х h / mc, L - характерный радиус кривизны) меньше вклада безмассовых полей. Имеется, однако, ряд причин, по которым изучение вклада массивных полей может представлять интерес. [44]
Если вне черной дыры отсутствует вещество, то описанное выше хокинговское излучение является единственным процессом, изменяющим состояние стационарной черной дыры. При наличии вне ее вещества или излучения одновременно с хокинговским излучением идет процесс аккреции этого вещества и излучения на черную дыру. Оказывается, что при выполнении определенного согласования параметров окружающего черную дыру распределения вещества с параметрами черной дыры возможна равновесная. В простейшем случае, когда можно пренебречь взаимодействием различных сортов частиц, эти условия равновесия, очевидно, должны выполняться для каждого из сортов частиц по отдельности. Ниже мы обсудим условие равновесия черной дыры с газом безмассовых скалярных частиц. [45]