Мыслящая Вселенная

О существовании гравитационных волн можно судить по некоторым космическим явлениям. Так, гравитационные волны должны излучаться при движении звезд в двойных звездных системах. При этом гравитационные волны должны уносить энергию. Правда, эта энергия очень мала. Чем больше масса движущихся небесных тел и чем меньше расстояние между ними, тем интенсивнее излучение. Поскольку в системе двойной звезды энергия теряется на излучение гравитационных волн, то звезды постепенно сближаются, и в результате этого уменьшается период их обращения вокруг центра масс. Этот процесс очень медленный. Тем не менее с помощью специальных способов наблюдения такое уменьшение периода было измерено. Результаты измерений полностью соответствовали теории относительности Эйнштейна.

При движении тела вокруг черной дыры излучаются гравитационные волны. Поскольку часть энергии уносится гравитационной волной, то радиус орбиты движущегося тела будет постепенно уменьшаться. Это уменьшение будет продолжаться до тех пор, пока радиус не уменьшится до трех гравитационных радиусов. При дальнейшем уменьшении расстояния движение тела становится неустойчивым.

Поскольку излучение гравитационных волн происходит очень долго, то общая излученная энергия достаточно большая, несмотря на то, что излучаемые волны несут мало энергии.

Что же произойдет с телом, когда оно попадет в черную дыру? Опишем этот процесс последовательно. При этом будем рассматривать не просто движущееся тело, а движущегося наблюдателя. Предположим, что наблюдатель находится на поверхности звезды, которая сжимается. В процессе сжатия размеры звезды уменьшаются до гравитационного радиуса и дальше продолжают сжиматься. За короткий промежуток времени (если следить за временем на поверхности звезды) эта звезда сожмется в точку, а плотность вещества станет бесконечной. Физики такое состояние называют сингулярным. При таком состоянии приливные гравитационные силы стремятся к бесконечности. Они обязательно разорвут данное тело. Именно это произойдет с телом, которое падает в черную дыру уже после сжатия звезды. Это тело также достигает состояния сингулярности. Если тело уже перешло гравитационный радиус, то оно неизбежно должно перейти в состояние сингулярности. Любое тело может просуществовать внутри черной дыры всего одну стотысячную долю секунды.

Что собой представляет сингулярность? Ученые считают, что в сингулярности пространство и время не только «искривляются» сильнейшим образом, но и утрачивают свой непрерывный характер. Оно распадается на отдельные неделимые более промежутки — кванты.

В заключение описания черных дыр, о которых мы знаем меньше, чем не знаем, приведем слова нобелевского лауреата физика С. Чандрасекхара: «Исследуя явления, связанные с горизонтами событий и невозможностью передавать через них информацию, я часто повторял про себя сказку о природе, которую слышал в Индии лет пятьдесят назад. Сказка эта называлась «Не потерялась, а просто исчезла» и повествовала о личинках стрекоз, живущих на дне пруда. Их постоянно мучила одна загадка: что происходит с ними, когда, став взрослыми, они поднимаются к поверхности пруда, проходят через нее и исчезают, чтобы больше никогда не вернуться? Каждая личинка, ставшая взрослой и готовящаяся подняться наверх, обязательно обещает вернуться и рассказать оставшимся внизу подругам о том, что же происходит наверху. Ведь только так удастся подтвердить или опровергнуть слухи, распространенные лягушкой: будто бы личинка, пересекающая поверхность пруда и оказавшаяся по другую сторону привычного мира, превращается в удивительное существо с длинным стройным телом и сверкающими крыльями. Но, выйдя из воды, личинка превращается в стрекозу, которая, увы, не может проникнуть под воду пруда, сколько бы она ни пыталась и как бы долго ни парила над его зеркальной поверхностью. И в летописи, которую ведут личинки, нет ни одной строки о личинке, которая возвратилась бы и рассказала, что же происходит с теми, которые пересекали границу их мира. И сказка оканчивается жалобой: «Неужели ни одна из нас, хотя бы из жалости к тем, кого мы бросили внизу, не вернется и не раскроет секрет?»

ГИГАНТСКИЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И КВАЗАРЫ