3. Чорні діри
Роль ОТО аж ніяк не зводиться до дослідження малих поправок до звичайної ньютонівської гравітації. Існують об'єкти, звані чорними дірами, в яких ефекти ОТО відіграють ключову роль. Це компактні зірки.
Ще в XVIII столітті Дж. Мітчел і П.С. Лаплас незалежно помітили, що можуть існувати зірки, що володіють незвичайною властивістю: світло не може покинути їх поверхню. Міркування виглядало приблизно так. Тіло, що володіє радіальної швидкістю V, може залишити поверхню зірки радіуса R і маси M за умови, що кінетична енергія цього тіла mV 2/2 перевищує енергію тяжіння GMm / R, тобто при V 2> 2GM / R. Застосування останнього нерівності до світла (що абсолютно необгрунтовано) приводить до висновку: якщо радіус зірки маси M менше ніж rg,
(6)
то світло не може покинути її поверхню: така зірка не світить! Послідовне застосування ОТО призводить до такого ж висновку, причому, що вражає, правильний критерій кількісно збігається з наївним, необгрунтованим. Чорна діра - цілком природне назва для такого об'єкта. Властивості його вельми незвичайні. Чорна діра виникає, коли зірка стискається настільки сильно, що посилюється гравітаційне поле не випускає у зовнішній простір нічого, навіть світло. Тому з чорної діри не виходить ніяка інформація.
При падінні пробного тіла на чорну діру по годинах нескінченно віддаленого спостерігача воно буде досягати гравітаційного радіуса нескінченно довго. Однак по годинах, встановленим на самому пробному тілі, час цієї подорожі цілком звичайно.
Численні результати астрономічних спостережень дають серйозні підстави вважати, що чорні діри - це не просто гра розуму фізиків-теоретиків, а реальні об'єкти, існуючі, принаймні, в ядрах галактик. Детальніше про проблеми, пов'язані з чорними дірами, можна дізнатися зі статей А.М. Черепащук «Чорні діри в подвійних зоряних системах» і Д.А. Кіржніц «Гарячі чорні діри» в цьому томі.
. Пульсар psr 1913 +16 і гравітаційні хвилі
Нобелівська премія з фізики за 1993 рік була присуджена Р.А. Халса і Дж.Г. Тейлору за дослідження пульсара PSR 1913 +16 (PSR означає пульсар, а цифри відносяться до координат на небесній сфері: пряме сходження 19h13m, відмінювання 16 °). Дослідження властивостей випромінювання цього пульсара показало, що він є компонентою подвійної зірки, іншими словами, у нього є компаньйон і обидві зірки обертаються навколо загального центру мас. Відстань між пульсаром і його компаньйоном складає всього 1,8 х 10 9 м. Якби невидимий компаньйон був звичайною зіркою з характерним радіусом ~ 10 вересня м, то спостерігалися б, очевидно, затемнення пульсара. Однак нічого подібного не відбувається. Докладний аналіз спостережень показав, що невидима компонента - це не що інше, як нейтронна зірка. Іншими словами, система PSR 1913 +16 складається з двох нейтронних зірок, одна з яких має сильне (~ 10 Грудня Гс) магнітне поле, тобто є пульсаром.
Існування нейтронних зірок було передбачено теоретично ще в 30-і роки. Вони утворюються в результаті бурхливого гравітаційного стиснення масивних зірок, що супроводжується вибухом найновіших. Після вибуху тиск у залишився ядрі масивної зірки продовжує нарос...
