«Чёрная дыра»

«Чёрная дыра», космический объект, возникающий в результате релятивистского коллапса гравитационного массивных тел. Катастрофическая гравитация сжатием (коллапсом) может заканчиваться, в частности, эволюция звёзд, масса которых к моменту сжатия превышает некоторую критическую величину. Значение критической массы точно не определено и в зависимости от принятого уравнения состояния вещества меняется от 1,5  до 3  даже тогда, когда никакое вещество на неё не падает. Энергия этого излучения черпается из энергии гравитационного поля «Ч. д.», что со временем приводит к уменьшению массы «Ч. д.». Однако из-за низкой эффективности процессы квантового излучения несущественны для массивных «Ч. д.», возникающих в результате коллапса звёзд. На ранних (горячих и сверхплотных) этапах развития Вселенной в ней из-за неоднородного распределения вещества могли образоваться «Ч. д.» с различной массой — от 10^¾5 г до массы Солнца и больше. В отличие от «Ч. д.» — сколлапсировавших звёзд эти «Ч. д.» получили назв. первичных. Процессы квантового излучения уменьшают массу «Ч. д.», и к настоящему времени все первичные «Ч. д.» с массой меньше 10¹⁵ г должны были «испариться». Интенсивность и эффективная температура излучения «Ч. д.» увеличиваются с уменьшением её массы, поэтому на последней стадии (для массы порядка 3^.10⁹ г) «испарение» «Ч. д.» представляет собой взрыв с выделением 10³⁰ эрг за 0,1 сек. Первичные «Ч. д.» массой большей чем 10¹⁵ г остались практически неизменными. Обнаружение первичных «Ч. д.» по их излучению позволило бы сделать важные выводы о физических процессах, протекавших на ранних стадиях эволюции Вселенной.

  Поиски «Ч. д.» во Вселенной представляют собой одну из актуальных задач современной астрономии. Предполагается, что «Ч. д.» могут быть невидимыми компонентами некоторых двойных звёздных систем. Однако этот вывод не достоверен, т.к. одна из звёзд двойной системы, будучи нормальной звездой, может оказаться невидимой на фоне более сильного свечения второй компоненты. Др. метод отождествления «Ч. д.» в двойных системах основывается на изучении свечения вещества, которое перетекает к «Ч. д.» с соседней (обычной) звезды. Вблизи «Ч. д. » из перетекающего вещества образуется диск, его слои движутся вокруг «Ч. д.» с различными скоростями (см. рис.). Из-за трения между соседними слоями вещество в диске нагревается до десятков миллионов градусов, и внутренние области диска излучают энергию в рентгеновском диапазоне электромагнитного спектра. Аналогичное излучение будет рождаться и в том случае, если на месте «Ч. д.» в двойной системе будет находиться нейтронная звезда, но последняя не может иметь массу больше некоторого предельного значения. В результате космических исследований открыто большое число источников рентгеновского излучения в двойных звёздных системах. Наиболее вероятным кандидатом в «Ч. д.» является рентгеновский источник Лебедь Х-1. Масса источника в этой двойной системе, которую можно оценить из наблюдаемой скорости движения оптической звезды по орбите и законов Кеплера, превышает 5  10⁶—10⁸ ) и наблюдаемая активность этих объектов обусловлена падением на «Ч. д.» окружающего их газа.

  Лит.: Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звёзд, М., 1971; Пенроуз Р., «Черные дыры», «Успехи физических наук», 1973, т. 109, в. 2; Шкловский И. С., Звезды: их рождение, жизнь и смерть, М., 1975, Торн К., Поиски черных дыр, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1976, т. 118, в. 3; Фролов В. П., Черные дыры и квантовые процессы в них, там же; Шакура Н. И., Нейтронные звезды и «черные дыры» в двойных звездных системах, М., 1976; Новиков И. Д., Черные дыры во Вселенной, М., 1977; Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж., Гравитация, пер. с англ., т. 1¾3, М., 1977.

  Н. И. Шакура.

«Чёрная дыра» в двойной звёздной системе.