Нейтронная звезда эт
о такой объект, который удерживается от сжатия давлением так называемог
о вырожденного нейтронного вещества. Нейтроны обладают полуцелым спин
ом, и согласно принципу Паули, в одном энергетическом состоянии может на
ходиться один нейтрон. Из-за этого статистика распределения нейтронов п
о энергиям описывается уже уравнением Ферми-Дирака. Это вырожденное вещ
ество, давление зависит только от плотности, не зависит от температуры, и
нейтронная звезда удерживается от сжатия давлением вырожденного нейтр
онного вещества.
Д.Г. Такие огромные объекты, как белые карлики и чёрные дыры, на
самом деле являются квантовыми по своим свойствам. Это огромные такие кв
антовые макроскопические объекты.
А.Ч. Белых карликов десять миллиардов в нашей галактике, и все
они, по сути, квантовый эффект, то есть это доказательство квантовой меха
ники. Нейтронных звёзд примерно десять миллионов в нашей галактике, ну, с
то миллионов будем считать, десять в восьмой, и тоже каждая из нейтронных
звёзд Ц это есть торжество квантовой механики. И вот если масса централ
ьного ядра звезды больше, чем три массы Солнца, то гравитационное поле бу
дет таким сильным, как в примере с прессом для Земли, что гравитационное п
оле может сжать вещество звезды до таких плотностей, до таких маленьких
размеров, что образуется чёрная дыра. Чёрные дыры должны иметь массу бол
ьше трех масс Солнца, если они происходят естественным образом в результ
ате окончания эволюции звезды. Но нижний предел массы чёрной дыры может
достигать даже примерно одной и восемь десятых массы Солнца; это зависит
от так называемого уравнения состояния вещества нейтронной звезды, то е
сть связи между давлением и плотностью. Но максимальная масса нейтронно
й звезды, соответствующая предельно жёсткому уравнению состояния, это т
ри массы Солнца.
Поэтому задача наблюдателей очень простая: надо найти объекты, масса кот
орых больше трех масс Солнца и радиусы которых равны гравитационному ра
диусу. Для чёрной дыры с массой десять масс Солнца, а это типичная масса зв
ёздной чёрной дыры, гравитационный радиус это 30 километров. Если массу мы
можем измерить по движению второй звезды в двойной системе или по движен
ию газовых облаков и звёзд вблизи сверхмассивной чёрной дыры в ядре гала
ктике, то измерить радиус в 30 километров, измерить на расстоянии, скажем, т
ысячи световых лет практически очень трудно, но тем не менее сейчас астр
ономы даже такие задачи собираются решать. Например, можно будет измерит
ь радиус ядер чёрных дыр в ядрах галактик с помощью космических интерфер
ометров.
Итак, задача Ц померить массу объекта, показать, что его размер близок к г
равитационному или, ещё лучше, равен гравитационному, и, наконец, надо пок
азать, что у объекта нет наблюдаемой твёрдой поверхности, а имеется вот э
тот горизонт событий. Горизонт событий Ц это не какая-то поверхность. Го
ризонт событий может быть устранён выбором системы отсчёта. Если мы сяде
м на космический корабль и будет свободно падать, то мы попадём в сингуля
рность и не почувствуем никакого горизонта событий. То есть это такая по
верхность, которая зависит от системы отсчёта, с которой мы на неё смотри
м, это не твёрдая поверхность вот это надо тоже доказать. Ну, и, кроме того, ч
ёрные дыры, которые сформировались в наше время, не стопроцентные чёрные
дыры. Сжатие вещества согласно общей теории относительности Ц коллапс
происходит бесконечно долго для внешнего наблюдателя и из-за замедлени
я хода времени. Но уже в первые миллисекунды времени звезда приближается
очень близко к своему гравитационному радиусу, а дальше она приближаетс
я экспоненциально к своему гравитационному радиусу, и ей нужно прождать
всё бесконечно большое время нашей Вселенной, чтобы она окончательно сф
ормировала свой горизонт событий.
А.Г. А что значит «не наше время»? Вы сказали, что чёрные дыры, ко
торые образуются в наше время, не совсем чёрные дыры.
А.Ч. Чёрные дыры, которые сформировались в нашу эпоху. Ну, напри
мер, система Лебедь Х-1. Примерно десять миллионов лет тому назад там был в
зрыв сверхновый, и образовалась чёрная дыра. Но что такое десять миллион
ов лет по сравнению с возрастом нашей Вселенной Ц это очень маленький п
ромежуток. И за эти десять миллионов лет у чёрной дыры системы Лебедь Х-1 с
формировался уже горизонт событий почти на сто процентов, но всё-таки не
на сто процентов: нужно ещё много-много миллиардов лет подождать для тог
о, чтобы горизонт событий сформировался окончательно. На самом деле, это
отличие очень мало согласно экспоненциальному закону. И за очень коротк
ое время, за доли секунды, когда нейтронная звезда коллапсирует в чёрную
дыру, для внешнего наблюдателя это уже будет невидимый объект, это будет
…
А.Ч. Это будет практически чёрная дыра. Поэтому мы сейчас ищем
так называемые практически чёрные дыры, имеющие практически горизонты
событий. Горизонт событий тоже ненаблюдаем, потому что там время бесконе
чно растягивается и любые процессы там замирают они там ненаблюдаемы. И
поэтому это ненаблюдаемая поверхность какие бы там процессы ни были, мы
их не можем заметить.
Итак, по каким признакам наблюдатели сейчас начали мерить чёрные дыры? В 64
-м году, задолго до эры рентгеновской астрономии, которая и позволила отк
рыть чёрные дыры, академик Зельдович Яков Борисович и американский учён
ый Салпитер опубликовали две фундаментальные работы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89