Черные дыры

Длительность технологического цикла
Расчет длительности производственного цикла с построением графика и оформлением решения в Word.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Черные дыры являются абсолютно поглощающими объектами: они только вбирают в себя вещество и излучение, но ничто, даже свет, не может вырваться из них. Чёрные дыры образуются в результате коллапса гигантских звёзд массой более трёх масс Солнца.

Джон Мичел в 1783 г. представил в журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества» свою работу, в которой он указывал на то, что достаточно массивная и компактная звезда должна иметь столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет выйти за его пределы: любой луч света, испущенный поверхностью такой звезды, не успев отойти от нее, будет, втянут обратно ее гравитационным притяжением. Мичел считал, что таких звезд может быть очень много. Несмотря на то, что их нельзя увидеть, так как их свет не может до нас дойти, мы, тем не менее, должны ощущать их грави​тационное притяжение. Подобные объекты называют сейчас черны​ми дырами, и этот термин отражает их суть: темные бездны в космическом пространстве.

Чтобы понять, как возникает черная дыра, надо вспомнить о том, каков жизненный цикл звезды.

В первой половине ХХ в. были заложены основы теории эволюции звезд и сделан вывод о том, что конечным продуктом их эволюции могут быть объекты, имеющие размеры своего гравитационного радиуса, а именно - черные дыры.

Звездные объекты в своей эволюции проходят три качественно различные стадии: протозвезды – звезды – постзвезды. На каждой стадии происходит необратимая потеря энергии. Звезды образуются из так называемых протозвезд, которым предшествуют сжимающиеся облака вещества.

Когда сжимающееся облако станет непрозрачным для своего инфракрасного излучения, его излучательность резко уменьшится. Облако продолжает сжиматься, но несколько медленнее. Одновременно большая часть освобождающейся в результате сжатия потенциальной энергии идет на нагрев облака. Такой объект нельзя назвать облаком: это уже настоящая протозвезда (до-звезда).

Протозвезда – эмбрион, зародыш настоящей звезды. Эмбриональный период в развитии звезды длится десятки миллионов лет. В течение данного периода плотность протозвезды увеличивается, а температура повышается до уровня, достаточного для протекания термоядерных реакций в ее центральных областях.

В результате образования протозвезды из диффузного облака потенциальная гравитационная энергия переходит в тепловую, которая затем излучается. Протозвезда самопроизвольно не может стать облаком, так как необходимая энергия рассеяна. Нужен некоторый дополнительный источник энергии, чтобы вещество протозвезды могло рассеяться в космическое пространство.

С началом протекания термоядерных реакций заканчивается эмбриональный период в развитии звездного объекта и наступает период его активной жизни. Это и есть рождение звезды. В активный период, который длится миллиарды лет, звезда излучает энергию за счет термоядерных реакций, протекающих в ее недрах. С образованием звезды прекращается процесс сжатия, так как устанавливается равновесие между тепловым давлением вещества звезды и гравитационным давлением, которое стремится сжать звезду. Наступает период медленной эволюции, постепенного выгорания ядерного горючего.

Запасы ядерного горючего в звезде хотя и огромны, но конечны. После исчерпания источника ядерной энергии звезда «умирает», образуется звездный «труп» - постзвезда. Под термином «постзвезда» понимаются космические объекты, являющиеся конечным продуктом эволюции звезд. В этот класс объектов входят белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры, а также гипотетические гиперонные звезды и «пигмеи».

Звезда, исчерпавшая свое ядерное горючее, возможно, сразу и не образует черной дыры в результате прямого релятивистского коллапса. Если звезда невелика (меньше одной массы Солнца), коллапс растягивается на миллионы лет, но для массивных звезд он происходит практически мгновенно. Ядро звезды начинает стремительно сжиматься, и меньше чем за тысячную долю секунды звезда превращается в черную дыру. Вскоре после начала сжатия происходит всплеск рентгеновского и гамма-излучения. Коллапс продолжается, и фотонам становится все труднее противостоять растущему притяжению. Фотоны, которые покидают поверхность под углом, имеют искривленную траекторию (как следует из общей теории относительности). Те же, которые улетают по траекториям, параллельным поверхности, остаются на орбите вокруг звезды, и через долю секунды не один фотон уже не может вырваться – звезда прошла то, что называется горизонтом событий. Мы уже не можем непосредственно наблюдать ее; на том месте, где была звезда, видна только черная сфера.