Знание-сила, 1999 № 07-08 (865,866) - страница 23
Он хотел обсудить вопрос с Эддингтоном и, зная его отрицательное отношение к коллапсу, решил изучить процесс досконально, а для этого поручил своему студенту Снайдеру разработать проблему коллапса звезды. Ясно, что студент может решить не слишком трудную задачу, и Оппенгеймер максимально упростил ее, пренебрегая всем, чем только возможно. В результате Снайдер справился с заданием при помощи простого арифмометра, но получилось у него нечто необычное: оказалось, что коллапс звезды драматически зависит от того, откуда на нес смотришь.
Начнем с наблюдателя, находящегося в покое на безопасном расстоянии от звезды. Запомним, что есть еще один, которому повезло меньше: он сидит на самой поверхности коллапсирующей звезды и посылает сигналы своему более удачливому коллеге. Частота сигналов будет все время уменьшаться, и неподвижный наблюдатель придет к выводу, что часы на поверхности кодлапсируюшей звезды замедляют свой ход.
При достижении радиуса Шварцшильда эти часы просто остановятся. Неподвижный наблюдатель вынужден будет прийти к выводу, что ничего не происходит, или звезда коллапсирует за бесконечное время. Что будет с ней потом, никто не знает, потому что какое может быть «потом» после бесконечности? Все процессы на звезде как бы замерзают при приближении к радиусу Шварцшильда.
Пока в 1967 году известный физик Джон Уилер не придумал удачный термин «черные дыры», о таких объектах в литературе говорили как о замерзших звездах. Это замерзшее состояние и есть истинное содержание сингулярности в геометрии Шварцшильда. Как отмечали Снайдер и Оппенгеймер в своей статье, «коллапсируюшая звезда стремится перекрыть все каналы общения с удаленным наблюдателем, действует лишь ее гравитационное поле». Иными словами, возникает черная дыра.
Но что же происходит с нашим вторым наблюдателем? Не забывайте, что это всего лишь мысленный эксперимент; не дай Бог даже в кошмарном сне ощутить, что происходит в том фавитаиионном аду! Для наблюдателя на звезде радиус Шварцшильда не является чем-то выделенным, он проходит через него и дальше за вполне определенное время по своим часам. Единственное, что должно настораживать, это колоссальные приливные гравитационные силы, которые давно должны были разорвать его на мелкие кусочки.
Все это было написано в 1939 году, и мир сам был близок к тому, чтобы быть разорванным на куски Второй мировой войной. Оппенгеймер вскоре возглавил работы по созданию атомной бомбы и никогда больше не возвращался к тематике черных дыр, Эйнштейн тоже. В 1947 году Оппенгеймер стал директором Института перспективных исследований в Принстоне, где Эйнштейн был профессором. Время от времени они общались, но записей бесед не сохранилось. О черных дырах как-то забыли и вспомнили лишь в шестидесятые годы, когда появились такие экзотические небесные объекты, как квазары, пульсары и компактные источники гамма-лучей. Вот для того чтобы обеспечить колоссальное энерговыделение в них, и понадобились безумные гравитационные поля черных дыр и звездного коллапса. Астрономы стали их искать.
Аккреционный диск в двойной системе Наше Солнце существует в гордом одиночестве, но большинство звезд предпочитает компанию. Однако такое существование «в паре» небезопасно: более тяжелый партнер начинает притягивать к себе вещество своего соседа. Именно этот процесс и показан на рисунке. Газовая оболочка большой голубой звезды постепенно перетекает в аккреционный диск, быстро вращающийся вокруг своего маленького, но очень плотного компаньона. Огромные гравитационные силы притяжения разгоняют вещество до колоссальных энергий, и оно излучает при этом рентгеновские лучи.
Квазары были открыты в 1963 году, и сразу стало ясно, что их яркость меняется со временем. У небольшого их числа период изменения достаточно короток – месяцы или даже часы. Большинство астрономов сходятся на том, что такие короткопериодические флуктуации связаны с падением звезды на черную дыру, когда за короткое время выделяется невообразимое количество энергии. Но есть квазары, меняющие свою яркость с периодом пять – десять лет. «За тридцать лет наблюдения мы собрали колоссальное количество данных о них, но, к сожалению, мы все еще не понимаем до конца, что они собой представляют», – говорит Богдан Пачинский из Принстона.
