Космічні супермаховики
Олексій Левін
Статичні електронейтральні чорні діри абсолютно не типові для реального світу. Коллапсирующие зірки, як правило, обертаються і до того ж можуть володіти електричним зарядом.
Теорема про лисині
Гігантські діри в галактичних ядрах, цілком ймовірно, утворюються з первинних центрів гравітаційної конденсації - єдиною В«послезвезднойВ» діри або ж кількох дір, що злилися в результаті зіткнень. Такі дірки-зародки заковтують розташовані поблизу зірки і міжзоряний газ і тим багаторазово збільшують свою масу. Падаюче під горизонт речовина знову-таки володіє як електричним зарядом (космічний газ і пилові частинки легко іонізуються), так і обертальним моментом (падіння відбувається з закруткою, по спіралі). У будь-якому фізичному процесі момент інерції і заряд зберігаються, і тому природно припустити, що формування чорних дір не є винятком.
Але справедливо і ще більш сильне твердження, окремий випадок якого був сформульований в першій частині статті (див. А. Левін, Дивовижна історія чорних дір, "Популярна механіка" № 11, 2005). Якими б не були предки макроскопічної чорної діри, вона отримує від них лише масу, момент обертання і електричний заряд. За словами Джона Уїлера, В«чорна діра не має волоссяВ». Правильніше було б сказати, що з горизонту будь діри звисають не більш трьох В«ВолосинокВ», що й було доведено об'єднаними зусиллями декількох фізиків-теоретиків в 1970-х. Правда, в дірі зобов'язаний зберігатися і магнітний заряд, гіпотетичні носії якого, магнітні монополі, були передбачені Полем Діраком в 1931 році. Однак ці частки ще не виявлені, і про четверту В«ВолосинціВ» говорити зарано. В принципі, можуть існувати і додаткові В«ВолоссяВ», пов'язані з квантовими полями, проте в макроскопічної дірі вони зовсім непомітні.
І все-таки вони крутяться
Якщо статичну зірку підзарядити, метрика простору-часу зміниться, але горизонт подій як і раніше залишиться сферичним. Однак зіркові та галактичні чорні діри з ряду причин не можуть нести великий заряд, тому з точки зору астрофізики цей випадок не надто цікавий. А ось обертання діри тягне за собою більш серйозні наслідки. По-перше, змінюється форма горизонту. Відцентрові сили стискають його по осі обертання і розтягують в площині екватора, так що сфера перетворюється в щось подібне еліпсоїду. У сутності, з горизонтом відбувається те ж саме, що з будь-яким обертовим тілом, в Зокрема, з нашою планетою - адже екваторіальний радіус Землі на 21,5 км довший полярного. По-друге, обертання зменшує лінійні розміри горизонту. Згадаймо, що горизонт - це межа розділу між подіями, які можуть або не можуть посилати сигнали до віддалених світів. Якщо тяжіння діри полонить світлові кванти, то відцентрові сили, навпаки, сприяють їх догляду в відкритий космос. Тому горизонт обертається діри повинен розташовуватися ближче до її центру, ніж горизонт статичної зірки з такою ж масою.
На малюнку показані дві поверхні. Сферична - це горизонт чорної діри. А поверхню, схожа на сплюснутий еліпсоїд, називається ергосферой (Зображення із сайту commons.wikimedia.org)
