Принцип апокалипсиса: сценарии конца света

Любопытно было бы примерить чудовищную личину темной звезды к нашему светилу. Все мы знаем, что по своей природе Солнце является гигантским шаром высокотемпературной плазмы, в ядре которого непрерывно действует термоядерный реактор, где водородное топливо, сгорая, образует следующий по порядку элемент химической таблицы Менделеева – гелий. Несмотря на великанские размеры нашего светила, если бы мы загасили его термоядерную топку, его внутреннее газовое давление смогло бы сопротивляться действию сил тяготения не более получаса! А затем вся солнечная масса сжалась бы в точку или, правильнее сказать, на месте нашего светила возник бы чудовищный провал пространства-времени.

Из застывших звезд, или коллапсаров, не может вырваться ни луч света, ни радиосигнал, так что внешний наблюдатель никогда не узнает о том, что же происходит в этом странном месте, напоминающем пространство, «вывернутое наизнанку».

Все это настолько необычно и интересно, что надо обязательно попробовать хоть немного разобраться в физике замерзших звезд. Начнем с того, что для преодоления силы притяжения любого космического объекта, будь то астероид или звездный сверхгигант, необходимо развить определенную скорость, которая называется второй космической (первая космическая позволит вам стать спутником). Иначе говоря, стартуя с поверхности некоего небесного тела, надо обязательно набрать скорость убегания. Величина этой скорости определяется диаметром и массой тела: так, чем больше радиус при постоянной массе, тем меньше скорость убегания. Справедливо и противоположное – если радиус небесного объекта сокращается, скажем, под действием силы тяжести, то и величина скорости убегания пропорционально возрастает. В своем росте эта величина вполне может достичь и скорости света, так что сжимающееся тело навсегда исчезнет для внешнего наблюдателя. Ведь в этом случае объект сожмется внутри до такого критического радиуса, что его многократно возросшее поле тяготения просто не выпустит кванты электромагнитного излучения – фотоны – со своей поверхности.

Чудеса теории относительности

Любые массы искривляют пространство-время тем сильнее, чем больше эти массы. Когда большая масса вещества оказывается в сравнительно небольшом объеме, то под действием собственного тяготения вещество будет неудержимо сжиматься и наступит катастрофа – гравитационный коллапс. В процессе коллапса растут концентрация массы и кривизна пространства-времени, и наконец в результате сжатия наступает момент, когда пространство-время свернется так, что ни один физический сигнал не сможет выйти из коллапсирующего объекта наружу и для внешнего наблюдателя объект перестанет существовать. Такой объект и называется черной дырой. Немало усилий было затрачено теоретиками, чтобы разобраться в особенностях геометрии пространства-времени, связанного с черными дырами.

Ж.-П. Люмине. Черные дыры: популярное введение

По мере того, как напряженность гравитационного поля вокруг сжимающейся звезды будет нарастать, теория Ньютона уже перестанет правильно описывать происходящие события, так что придется перейти к теории относительности Эйнштейна. Главный вывод здесь следующий: при увеличении сил тяготения все сильнее и сильнее начинает искривляться само пространство-время. И когда небесное тело сожмется до радиуса в несколько километров, произойдет настоящее чудо – пространство-время как бы «свернется», и в бездонной пропасти застывшей звезды родится черная дыра гравитационного коллапсара.

Если вспомнить все, что мы узнали о застывших звездах коллапсаров, то становится совершенно неясным, как же исследовать эти космические провалы, если никакая информация по определению не может вырваться с их поверхности. Действительно, все сказанное совершенно справедливо, но только для глубоко изолированных черных дыр, которым совершенно не с кем взаимодействовать.