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.
Однако большинство застывших звезд продолжают «жить» в окружении самых разнообразных соседей, на которых действует их гравитационное поле. Кроме того, что черная дыра может быть видима на фоне плотного звездного поля, она еще и отклоняет лучи заслоняемых звезд, проходящие на некотором расстоянии. Кроме того, любая застывшая звезда может вступить в гравитационное взаимодействие с окружающими небесными телами. В конце концов, она может даже образовать планетарную систему, удерживая возле себя планеты, или же войти в ассоциацию с другими звездами.
Видно будет присутствие застывших звезд и в плотных туманностях, ведь вещество, падающее в черную дыру, должно разогреваться до очень высоких температур. Так что, прежде чем окончательно пропасть в зеве коллапсара, оно излучит в окружающее пространство мощный импульс рентгеновских лучей. Исходя из подобных соображений, астрономы очень внимательно анализируют двойные системы – источники рентгеновского излучения. Часть из них однозначно сопоставлена с нейтронными звездами, но некоторые объекты оказались слишком массивными для нейтронных звезд и тут же попали в кандидаты на черные дыры.
