Закрыть все
Показать текущую страницу
Открыть все
 

Черная дыра

(Пост от 16.08.2015 на форуме kosmos-x.net.ru "Новости астрономии и космонавтики" в теме "Черные дыры".)

Приветствую всех здесь коллег по интересу.

Прочитал всю веточку про черные дыры (ЧД) в поисках аналогий собственным представлениям. Рад, что кое-что отловилось, особенно в последние месяцы. Мировая мысль, есть подозрение, сдвинулась таки с многолетних уже заскорузлых в своей наивности беллетристических идей про "кротовые норы", "другие вселенные", "белые дыры", "испарение ЧД" и пр. Чему хорошим подтверждением - неожиданные выступления самого Хокинга, ключевой научной фигуры (с т.з. дилетанта) в этом вопросе.

Итак, о собственных представлениях.

  1. Существование чёрных дыр безусловно возможно, потому что механизм образования ЧД вполне физичен, т.е. реален. ЧД способна образоваться в результате имплозивного взрыва звезды, никаких физических запретов для этого нет. Нужна лишь мощность взрыва, достаточная для сжатия вещества ядра звезды до плотности, при которой гравитационное (плюс, для полноты, сильное ядерное) притягивание нейтронов превысит отталкивающую составляющую сильного ядерного взаимодействия. Всё: под действием этого притягивания начинается коллапс, вещество неостановимо падает само в себя, ЧД возникла. Сказанное попросту означает, что ЧД существуют: во Вселенной вполне наблюдаются взрывы требуемой мощности.
  2. Но на этом всё самое интересное только начинается. Неостановимое падение вещества в себя натыкается на эйнштейновскую Специальную теорию относительности (СТО): скорость падения не может возрастать бесконечно, она только асимптотически приближается к теоретической максимальной скорости (которую мы в простоте называем "скорость света в вакууме"). Теоретический радиус сферы, при котором падающее в себя вещество достигло бы максимальной скорости, обозначает т.н. "горизонт событий". Но физически никакого горизонта событий нет: никакое вещество достигнуть его, а тем более "упасть за него" не может, это противоречило бы СТО. Т.е. ЧД в традиционном понимании не существует, наблюдаемые нами ЧД - это только бесконечное приближение к ЧД, но не сама ЧД, т.к. всё упавшее в неё вещество всегда всё ещё находится за пределами горизонта событий.
  3. Однако падающее вещество находится таки вблизи горизонта событий и движется с субсветовой скоростью. Это означает, что релятивистские эффекты разгуливаются там во всей их красе. С точки зрения внешнего наблюдателя время в этой области почти неподвижно (на горизонте событий - строго неподвижно). Внутри вещества действует гравитация, стремящаяся к бесконечности. Масса тяготеющего между собой вещества стремится к бесконечности. Линейные размеры стремятся к нулю. Всё это называется одним словом: сингулярность. Физическая (неидеальная) сингулярность, стремящаяся к математической (идеальной). Благодаря всему этому сторонний наблюдатель воспринимает-таки обсуждаемый астрономический объект как ЧД.
  4. Но что же всё-таки происходит с падающим в чёрную дыру веществом? А вот что. Сначала, пока оно довольно далеко от горизонта событий, его дезинтегрируют (разрушают до атомов) приливные силы: даже в пределах одной молекулы, когда один атом оказывается ближе к ЧД, чем другой, градиент силы гравитации преодолевает молекулярные кулоновские силы и разрывает молекулы на атомы.
  5. А затем надо вспомнить, что вещество падает в ЧД не вертикально, а по туго закрученной спирали. Вертикально оно могло бы упасть только в математически чистом случае, если бы падало строго по линии, проходящей через центр ЧД, что в реальности невозможно. В реальности всегда есть отклонение от вертикали, и падение переходит в спиральную траекторию. Чем ближе к горизонту событий, тем плотнее витки спирали. В пределе, на горизонте событий, расстояние между соседними витками стало бы строго нулевым, но до этого момента (запретного по СТО), разумеется, дело не доходит: задолго до того вещество соседних витков начинает взаимодействовать друг с другом. Более быстрый внутренний виток соударяется с медленным внешним. Сначала, вдалеке от горизонта событий, энергия этих столкновений разрушает атомы, вещество ионизируется.
  6. Ниже, ближе к горизонту событий, энергии столкновения соседних витков спирали становится достаточно для ядерного взаимодействия: сначала в столкновениях дезинтегрируются ядра атомов, а затем, ещё ниже, наступает очередь составлявших их нуклонов. До горизонта событий не долетает ничего, всё упавшее в ЧД вещество превращается в энергию, уносимую вовне ЧД (помним: дело происходит над горизонтом событий) квантами - конечными продуктами ядерных реакций.
  7. Не всё вещество доходит до полной дезинтеграции нуклонов: энергии столкновений на несколько более высоких витках становится достаточно для совершения реакций синтеза ядер химических элементов. Причём, в зависимости от высоты витка, синтезируются ядра всего набора элементов периодической таблицы. Часть продуктов этого синтеза выносится за пределы ЧД, становясь основой химии галактики, в которой находится черная дыра.
  8. Излучение ЧД, порождённое как описано в п.6, и вещество, порожденное как описано в п.7, не несут никакой информации о веществе, изначально попавшем в ЧД, и в конечном итоге породившем их. Это излучение абсолютно черного тела и "молодое" (созданное заново) вещество.
  9. А вот разнообразные продукты более ранних этапов дезинтеграции, которые, разумеется, тоже выносятся за пределы ЧД (почему бы и нет, это же всё - над горизонтом событий, и разброс энергий там достаточный, чтобы часть продуктов получала вторую космическую скорость, не говоря уже об излучениях), вполне себе несут частично сохранённую информацию, чем с более высоких слоёв - тем больше. Знаменитые джеты ЧД, в которых рождаются молодые звёзды, несут, помимо чистых продуктов синтеза, и такие "информативные" продукты, что обуславливает специфику звездообразования, характерную для окружения данной черной дыры.
  10. У вышеописанной реальной чёрной дыры (в отличие от недостижимой идеальной, к которой реальная бесконечно стремится) есть собственный момент вращения: это суммарный момент вращения всего вещества, падающего на неё. Благодаря этому моменту вращения формируется аккреционный диск ЧД: вращающиеся вокруг ЧД гравитационные неоднородности в падающем веществе стягивают окружающее ЧД вещество в экваториальную плоскость. Чем выше момент вращения ЧД, тем тоньше и обширнее аккреционный диск (при прочих равных условиях).

Некоторые умозаключения.

А. Центральная ЧД обязательно присутствует во всех галактиках: это принципиальный образующий элемент галактики. Центральная ЧД обеспечивает галактику "чистой" энергией (излучение абсолютно черного тела), "молодым", очищенным от информации веществом, необходимым для нового звездообразования, а также частично "старым" веществом, сохраняющим преемственность специфики химии галактики. Центральная ЧД также является основой формообразования галактики: чем выше её момент вращения, тем более плоска галактика, тем более выраженную спиральную структуру она имеет. Редкие галактики с невращающейся центральной ЧД стремятся выглядеть как шарообразное звёздное облако.

Б. Чёрная дыра не вечна: она живет только до тех пор, пока есть подпитка веществом извне. Если лишить ЧД этой подпитки, через какое-то время продукты дезинтеграции и синтеза, преодолевшие вторую космическую скорость, вынесут за пределы ЧД такое количество вещества и энергии, что гравитационных сил окажется больше недостаточно для удержания ЧД в состоянии коллапса. Оставшиеся вещество и энергия ЧД рассеются, такие события, наверное, должны фиксироваться в астрономии как мощнейшие гамма-вспышки. А вот реальный срок жизни такой "голодной" ЧД - это большой вопрос: всё-таки надо помнить про релятивистское замедление времени в областях, близких к горизонту событий. Между падением вещества в эти области и выносом порожденных продуктов, с точки зрения внешнего наблюдателя может пройти довольно много времени.

версия 2 от 26.09.2015 06:41 msk (архивная); другие архивные версии: 1 ; актуальная версия: 3
Скачать сайт одним файлом: inftoe.zip© 2015 inftoe@outlook.com