Черные дыры. 1. Родословные.

      Звезды, рожденные в облаках межзвездного газа, живут тем дольше, чем меньше их масса. Так, время жизни красных карликов (их масса меньше трети солнечной) превышает возраст Вселенной. Поэтому такие звезды для нас бессмертны.

      Желтые карлики типа нашего Солнца живут примерно десяток миллиардов лет и умирая "усыхают" в размерах почти в сотню раз. Их мумии, называемые белыми карликами — тусклые звездочки размером с нашу Землю.

      Заметно более массивные звезды живут от нескольких десятков миллионов до нескольких миллиардов лет. Пред своей смертью они вспыхивают как сверхновые, сбрасывают бо'льшую часть своей массы в окружающее пространство (из нее получаются туманности, называемые планетарными), а остаток-ядро таких звезд превращается в нейтронную звезду (НЗ) диаметром от 15 до 30 километров. При этом более массивные НЗ имеют меньший диаметр, чем менее массивные.

      Белых карликов и нейтронных звезд открыто уже достаточно много. И одиноких и двойных. Наблюдения показывают, что массы белых карликов обычно не превышают 1,2 Мsun. А массы нейтронных звезд лежат в основном пределах от 1,3 до 2 Мsun (с год назад была открыта НЗ с массой 2,17 Мsun). А вот мумий звезд с массами, заметно превышающими массы НЗ, почему-то напрямую не наблюдается. Но при этом никаких физических запретов на их существование с точки зрения физики нет. Что это означает?

      Еще со школы мы знаем, что для полета к Луне или Марсу взлетающая с Земли ракета должна набрать как минимум 2-ю космическую скорость. Которая для Земли равна V2 = 11,2 км/сек. Зададимся вопросом — как изменится V2 если радиус нашей планеты уменьшится при той же самой ее массе? Можете сделать простые вычисления и убедиться, что V2 = (2GМ/R), где G — гравитационная постоянная, а М и R — масса и радиус объекта, в данном случае — Земли.

      Тем самым, при сжатии Земли 2-я космическая скорость будет увеличиваться. И если сжать Землю до радиуса Rg ~ 0,9 см, то V2 достигнет скорости света с = 300 тысяч км/сек.  И ничто и никто с такой Земли не улетит. Ни атом, ни фотон, ни ракета, ни человек. И потому такая Земля для любого внешнего наблюдателя будет ненаблюдаемой.

      Для Rg придумали специальное название — радиус горизонта событий или гравитационный радиус. Для Солнца Rg = 2,95 км (реальный радиус Солнца около 700 тыс. км). Для нейтронной звезды максимальной известной массы Rg = 6,4 км. Что практически очень близко к минимальному радиусу нейтронной звезды. Естественно поэтому считать, что объекты массы M > 2,2 Мsun и больше являются такими же нейтронными звездами, что и объекты меньшей массы, но их реальный радиус становится меньше их же гравитационного радиуса Rg. И потому такие НЗ становятся не наблюдаемыми. Мы же, ничтоже сумняшеся, придумали им специальный термин — черные дыры.

        P.S. Уже достаточно давно стали известны так называемые сверхмассивные черные дыры в центрах галактик с массами в миллионы и миллиарды Мsun. И недавно были открыты черные дыры в десятки и сотни тысяч Мsun в центрах карликовых галактик и шаровых звездных скоплений. И те и другие являются, по-видимому, результатом многочисленных слияний черных дыр звездных масс (с массами до нескольких десятков Мsun).



Вам также может понравиться