них випливає, що зірка знаходиться в рівновазі під дією протилежно спрямованих сил тяжіння і внутрішнього тиску, створюваного рухом частинок гарячої плазми всередині світила і напором випромінювання, що утворюється в його надрах. А це означає, що зірка являє собою газова куля, в центрі якого висока температура, що поступово знижується до периферії. З рівнянь, зокрема, випливало, що температура поверхні Сонця становить близько 5500 градусів (що цілком відповідало даними астрономічних вимірів), а в його центрі повинна бути близько 10 мільйонів градусів. Це дозволило Еддінгтон зробити пророчий висновок: при такій температурі В«запалюєтьсяВ» термоядерна реакція, достатня для забезпечення світіння Сонця. Фізики-атомники того часу з цим не погоджувалися. Їм здавалося, що в надрах зірки занадто В«холодноВ»: температура там недостатня, щоб реакція В«пішлаВ». На це оскаженілий теоретик відповідав: В«Пошукайте містечко погарячіше!В».
І в кінцевому підсумку він виявився правий: в центрі зірки дійсно йде термоядерна реакція (інша справа, що так звана В«стандартна сонячна модель В», заснована на уявленнях про термоядерний синтез, мабуть, виявилася невірною - див., наприклад, В«Наука і життяВ» № № 2, 3, 2000 р.). Але проте реакція в центрі зірки проходить, зірка світить, а випромінювання, яке при цьому виникає, утримує її в стабільному стані. Але от ядерне В«пальнеВ» в зірці вигоряє. Виділення енергії припиняється, випромінювання гасне, і сила, стримуюча гравітаційне тяжіння, зникає. Існує обмеження на масу зірки, після якого зірка починає необоротно стискатися. Розрахунки показують, що це відбувається, якщо маса зірки перевищує дві-три маси Сонця.
6. Речовина і простір в умовах гравітаційного колапсу
Спочатку швидкість стиснення зірки невелика, але його темп безперервно зростає, оскільки сила тяжіння обернено пропорційна квадратувідстані. Стиснення стає незворотнім, сил, здатних протидіяти самогравітаціі, немає. Такий процес називається гравітаційним колапсом. Швидкість руху оболонки зірки до її центру збільшується, наближаючись до швидкості світла. І тут починають грати роль ефекти теорії відносності. Швидкість тікання була розрахована виходячи з ньютоновсіх уявлень про природу світла. З точки зору загальної теорії відносності явища в околицях колапсуючої зірки відбуваються дещо по-іншому. У її потужному полі тяжіння виникає так зване гравітаційне червоне зсув. Це означає, що частота випромінювання, що виходить від масивного об'єкта, зміщується в бік низьких частот. У межі, на кордоні сфери Шварцшильда, частота випромінювання стає рівною нулю. Тобто спостерігач, що знаходиться за її межами, нічого не зможе дізнатися про те, що відбувається всередині. Саме тому сферу Шварцшильда і називають горизонтом подій. p> Але зменшення частоти рівнозначно уповільнення часу, і, коли частота стає дорівнює нулю, час зупиняється. Це означає, що сторонній спостерігач побачить дуже дивну картину: оболонка зірки, що падає з наростаючим прискоренням, замість того, щоб досягти швидкості світла, зупиняється. З його точки зору, стиснення припиниться, як тільки розміри зірки наблизяться до гравітаційного радіусу. Він ніколи не побачить, щоб хоч одна частинка В«пірнулаВ» під сферу Шварцшильда. Але для гіпотетичного спостерігача, що падає на чорну діру, все закінчиться в лічені миті за його годинах. Так, час гравітаційного колапсу зірки розміром з Сонце складе 29 хвилин, а набагато більш щільною і компактною нейтронної зірки - тільки 1/20 000 секунди. І тут його підстерігає неприємність, пов'язана з геометрією простору-часу поблизу чорної діри. Спостерігач потрапляє в викривлений простір. Поблизу гравітаційного радіуса сили тяжіння стають нескінченно великими; вони розтягують ракету з космонавтом-спостерігачем в нескінченно тонку нитку нескінченної довжини. Але сам він цього не помітить: всі його деформації будуть відповідати спотворень просторово-часових и х координат. Ці міркування, звичайно, відносяться до ідеального, гіпотетичному випадку. Будь-яке реальне тіло буде розірвано приливними силами задовго до підходу до сфери Шварцшильда.
Розмір чорної діри, а точніше - радіус сфери Шварцшильда пропорційний масі зірки. А оскільки астрофізика ніяких обмежень на розмір зірки не накладає, то і чорна діра може бути як завгодно велика. Якщо вона, наприклад, виникла при колапсі зірки масою 10 8 мас Сонця (Або за рахунок злиття сотень тисяч, а то й мільйонів порівняно невеликих зірок), її радіус буде близько 300 мільйонів кілометрів, удвічі більше земної орбіти. А середня щільність речовини такого гіганта близька до щільності води.
Мабуть, саме такі чорні діри знаходяться в центрах галактик. Під Принаймні, астрономи сьогодні налічують близько п'ятдесяти галактик, в центрі яких, судячи за непрямими ознаками (мова про них піде нижче), є чорні діри масою близько мільярда (10 9 ) сонячної. У нашій Галактиці теж, маб...
