Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)

В астрономії є химери, подібні до чудовиська грецької міфології, народженого Єхидною і Тифоном, тератоморфної істоти з трьома головами, що вивергають полум’я. Це реліктові чорні діри, первістки Всесвіту, що з’явилися на світ раніше, ніж атоми. Вони поєднують у собі маси в мільярди тонн і розмір ел...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
1. Verfasser:	Жиляєв, Б.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2014
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73269
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії) / Б.Ю. Жиляєв // Вісн. НАН України. — 2014. — № 11. — С. 26-31. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-73269
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-732692015-01-09T03:01:46Z Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії) Жиляєв, Б.Ю. Статті та огляди В астрономії є химери, подібні до чудовиська грецької міфології, народженого Єхидною і Тифоном, тератоморфної істоти з трьома головами, що вивергають полум’я. Це реліктові чорні діри, первістки Всесвіту, що з’явилися на світ раніше, ніж атоми. Вони поєднують у собі маси в мільярди тонн і розмір електрона й підпорядковуються законам не класичної, а квантової фізики. На відміну від класичних чорних дір вони випромінюють, в екстремальних випадках, сотні мегават енергії. Їхні температури можуть сягати сотень мільярдів градусів. У Всесвіті їх може бути в мільйони разів більше, ніж зірок. «Може бути» — тому що вони, як і класичні чорні діри, з’явилися на світ на «кінчику пера» теоретиків. З тією лише відмінністю, що класичні чорні діри ми вже спостерігаємо, а квантові — ще ні. В астрономии есть химеры, подобные чудовищу греческой мифологии, рожденному Ехидной и Тифоном, тератоморфному существу с тремя головами, извергающими пламя. Это реликтовые черные дыры, первенцы Вселенной, появившиеся на свет раньше, чем атомы. Они объединяют в себе массы в миллиарды тонн и размер электрона и подчиняются законам не классической, а квантовой физики. В отличие от классических черных дыр они излучают, в экстремальных случаях, сотни мегаватт энергии. Их температуры могут достигать сотен миллиардов градусов. Во Вселенной их может быть в миллионы раз больше, чем звезд. «Может быть» — потому что они, как и классические черные дыры, появились на свет на «кончике пера» теоретиков. С тем лишь отличием, что классические черные дыры мы уже наблюдаем, а квантовые — еще нет. There are chimeras in astronomy alike the monster of Greek mythology born by Typhon and Echidna, teratomorphic creature having three fire-breathing heads. That is relic black holes, firstlings of Universe that came into the world earlier than atoms. They have masses of milliards of tonnes and the size of electron and submit to the laws not classical but quantum physics. In contrast with classical black holes they radiate, in extremal cases, hundreds of megawatts of energy. Their temperatures may reach hundreds of milliards degrees. In Universe, there may be millions times more of them than of stars. “May be” — because they like classical black holes came into existence on the tips of theorists’ pens. With that difference only that classical black holes we have observed whereas quantum ones — not yet. 2014 Article Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії) / Б.Ю. Жиляєв // Вісн. НАН України. — 2014. — № 11. — С. 26-31. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73269 524.882 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Жиляєв, Б.Ю. Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії) Вісник НАН України
description	В астрономії є химери, подібні до чудовиська грецької міфології, народженого Єхидною і Тифоном, тератоморфної істоти з трьома головами, що вивергають полум’я. Це реліктові чорні діри, первістки Всесвіту, що з’явилися на світ раніше, ніж атоми. Вони поєднують у собі маси в мільярди тонн і розмір електрона й підпорядковуються законам не класичної, а квантової фізики. На відміну від класичних чорних дір вони випромінюють, в екстремальних випадках, сотні мегават енергії. Їхні температури можуть сягати сотень мільярдів градусів. У Всесвіті їх може бути в мільйони разів більше, ніж зірок. «Може бути» — тому що вони, як і класичні чорні діри, з’явилися на світ на «кінчику пера» теоретиків. З тією лише відмінністю, що класичні чорні діри ми вже спостерігаємо, а квантові — ще ні.
format	Article
author	Жиляєв, Б.Ю.
author_facet	Жиляєв, Б.Ю.
author_sort	Жиляєв, Б.Ю.
title	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
title_short	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
title_full	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
title_fullStr	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
title_full_unstemmed	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
title_sort	реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73269
citation_txt	Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії) / Б.Ю. Жиляєв // Вісн. НАН України. — 2014. — № 11. — С. 26-31. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT žilâêvbû relíktovíčornídírisingulârnídžerelaenergíí
first_indexed	2025-07-05T21:56:35Z
last_indexed	2025-07-05T21:56:35Z
_version_	1836845730147336192
fulltext	26 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 ЖИЛЯЄВ Борис Юхимович — кандидат фізико-математичних наук, завідувач лабораторії швидкоплинних процесів у зорях Головної астрономічної обсерваторії НАН України РЕЛІКТОВІ ЧОРНІ ДІРИ (СИНГУЛЯРНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ) В астрономії є химери, подібні до чудовиська грецької міфології, народже- ного Єхидною і Тифоном, тератоморфної істоти з трьома головами, що вивергають полум’я. Це реліктові чорні діри, первістки Всесвіту, що з’явилися на світ раніше, ніж атоми. Вони поєднують у собі маси в мільяр- ди тонн і розмір електрона й підпорядковуються законам не класичної, а квантової фізики. На відміну від класичних чорних дір вони випромінюють, в екстремальних випадках, сотні мегават енергії. Їхні температури мо- жуть сягати сотень мільярдів градусів. У Всесвіті їх може бути в мільйони разів більше, ніж зірок. «Може бути» — тому що вони, як і класичні чорні діри, з’явилися на світ на «кінчику пера» теоретиків. З тією лише відмін- ністю, що класичні чорні діри ми вже спостерігаємо, а квантові — ще ні. Сьогодні вже нікого не здивуєш чорними дірами. Вони впев- нено посіли своє місце у фантастичних фільмах та наукових буднях. Космічний телескоп Хаббла демонструє на своїх знім- ках сліди цих невидимок у далеких галактиках. А численні спо- стереження на найбільших наземних телескопах показують, як цілий рій зірок описує еліптичні орбіти навколо деякого неви- димого об’єкта в центрі нашої Галактики. Нині навіть школяр може розрахувати, що цей невидимий об’єкт має масу приблиз- но в мільйон сонячних мас. Чорні діри в центрах галактик ста- ли буденною річчю. Проте інтрига не зникла. На горизонті з’явилися нові «мон- стри»: темна матерія і темна енергія. Спочатку їх передбачили, як колись у 30-ті роки передбачили чорні діри. Потім довели, що «монстри» існують, і в 2011 р. двом астрономам за це до- ведення навіть вручили Нобелівську премію. Однак ситуація з «монстрами» не прояснилася. А на другому плані, за лаштун- ками, продовжують ховатися інші загадки. Їх пов’язують з ре- ліктами, залишками найдавніших епох, що утворилися в перші миті народження Всесвіту. Теорії реліктових чорних дір Як зауважив Артур Кларк, будь-яка досить розвинена теорія скидається на магію. Теоретичні медитації космологів, що ви- УДК 524.882 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 27 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ вчають питання походження Всесвіту, якнай- краще підтверджують його слова. Стівен Хокінг із Кембриджського універ- ситету в 1971 р. передбачив, що гравітаційно пов’язані об’єкти, які сформувалися в ранньо- му Всесвіті, могли б накопичуватися в центрі зірок, подібних до нашого Сонця. Ці гіпотетич- ні утвори, що нагадують за будовою чорні діри гранично малих мас, дістали назву реліктових чорних дір. Хокінг не став розвивати свою ідею далі, інші космологи — Д. Лін, Б. Карр, Д. Пейдж, Дж. МакГіббон, Р. Чаплін, Н. Райт — продо- вжили роботу в цьому напрямі. Їхні досліджен- ня показали, що реліктові чорні діри могли утворитися в часи радіаційної ери, коли вік Всесвіту не перевищував 10−4 с, а густина пере- вершувала густину атомних ядер. Група мос- ковських космологів (Зельдович, Новиков) ще в 70-ті роки припустили, що реліктові чорні діри могли утворюватися на ранній стадії Все- світу поблизу космологічної сингулярності з флуктуацій метрики. Однак питання про маси реліктових чорних дір залишалося відкритим аж до сьогодні. Знамените відкриття Хокінга процесу ви- паровування чорних дір обмежило їхню масу знизу на рівні приблизно 1015 г (один мільярд тонн). Це маса куба води розміром близько кі- лометра. Однак якщо його стиснути до розміру чорної діри, то він буде не більший за розмір електрона (10−13 см). Було показано, що чорні діри з масою, меншою за 1015 г, не можуть існу- вати через процес квантового випаровування. Наблизившись до цієї фатальної границі, вони вибухають. При цьому виділяється енергія, яку Сонце випромінює впродовж приблизно шести хвилин. Основна маса випромінюван- ня складатиметься з гамма-квантів з енергією кілька десятків мільйонів електрон-вольтів. Виникнення і загибель реліктових чорних дір — інтриги, народжені на «кінчику пера». Ці події ніхто ніколи не спостерігав, однак їх можна розрахувати й описати з вражаючою точністю. Російські космологи Хлопов, Рубін, Сахаров у 2001 р. запропонували принципово новий сценарій формування первинних структур у гарячому Всесвіті, який описує, зокрема, і кар- тину виникнення реліктових чорних дір. Їхня модель передбачає фазові переходи в період грандіозного первинного розширення Всесвіту під час Великого вибуху (інфляції). При цьому утворилися особливі топологічні структури, так звані доменні стінки (domain walls). У фі- зиці домен — макроскопічна ділянка, спостере- жувана у феромагнітних кристалах та деяких інших речовинах, що мають спонтанний дале- кий порядок. Ділянки, що розділяють окремі домени, називають доменними стінками. У фі- зиці такі структури розглядають як дефекти, як порушення в регулярній будові кристала. В астрономії, в міру того, як ми рухаємося вперед у часі від моменту Великого вибуху, Всесвіт ставав дедалі менш гарячим і менш щільним, доки в ньому не почали відбуватися фазові переходи, що змінювали його форму і властивості. Фазові переходи ми спостерігаємо й у по- всякденному житті. Наприклад, водяна пара, що міститься в атмосфері, зі зниженням тем- ператури перетворюється на воду, а потім і на лід. Ми наочно бачимо, що форми і властивос- ті води в різних фазових станах істотно різ- няться. Щось подібне відбувалося і в нашому Всесвіті після Великого вибуху, коли він роз- ширювався й охолоджувався. Тільки фазові переходи відбувалися не у водяній парі, а в ма- теріальному субстраті Всесвіту. Фазові переходи зазвичай супроводжуються утворенням нових структур. У космологічному контексті процес формування нових структур відомий як механізм Кіббла. Будь-які взаємодії у Всесвіті можуть поши- рюватися тільки зі швидкістю світла c. З огляду на причинно-наслідкові зв’язки це означає, що в момент часу t ділянки Всесвіту, віддалені на відстані, більші за d = ct, не могли нічого знати одна про одну. Під час фазових переходів різні ділянки Всесвіту прагнули набути станів з мі- німальною енергією. Однак таких станів може бути декілька, і різні домени могли виявитися, врешті-решт, з різними значеннями мініму- мів енергії з можливого набору станів. Domain 28 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ wall — межа доменів, що розділяє регіони двох можливих мінімумів потенційної енергії. Ха- рактерно, що доменні стінки мають енергію, більш того, вони можуть виявитися нестійки- ми й розпадатимуться. Їхній розпад (колапс) приводить до утворення скупчень реліктових чорних дір. Як показують числові розрахун- ки, умови існування доменних стінок викону- ються для доменів з масами, що перевищують 1015 г. Максимум розподілу мас реліктових чорних дір припадає на 1025 г, що приблизно в 600 разів менше, ніж маса Землі, а розподіл мас простягається аж до 1035 г (приблизно 100 мас Сонця). Загальна маса реліктових чорних дір у теорії Хлопова, Рубіна, Сахарова становила ~1 % від баріонної маси Всесвіту. Це означає, що первинних чорних дір може бути в мільйо- ни разів більше, ніж зірок у Всесвіті. Слід зазначити, що розмір реліктових чор- них дір надзвичайно малий. Теорія відносності пов’язує розмір R і масу M чорної діри форму- лою R = 2GM/c2, де G — гравітаційна стала, а с — швидкість світла. Реліктова чорна діра з критичною масою M = 1015 г має розмір 1,5 × × 10−13 см — це вдвічі менше, ніж класичний ра- діус електрона, тобто така чорна діра порівнян- на за розміром з елементарною частинкою. Варто нагадати, що при цьому вона важить мі- льярд тонн. А реліктові чорні діри з масою 1025 г мають розмір усього 15 мікрон. Отже, теоретичні пошуки космологів підво- дять нас до думки, що помітна частка матері- альної частини Всесвіту може складатися з мі- кроскопічно малих за розміром чорних дір ре- ліктового походження, залишків найдавніших епох, що утворилися в перші миті існування нашого Всесвіту. І самі собою напрошуються питання: де знаходяться ці реліктові творіння? Як вони можуть заявити про своє існування? Що нас може очікувати від зустрічі з ними? Еволюція реліктових чорних дір З деякими застереженнями можна стверджува- ти, що реліктові чорні діри практично вічні, як і атоми. Атом, взаємодіючи з іншими частин- ками, може трансформуватися, розділитися на складові частини, зникнути як структурна оди- ниця. Чорна діра може зникнути лише в одному випадку: якщо вона наблизиться до фатальної границі маси — 1015 г, при цьому вона вибухне у процесі квантового випаровування. Чорні ж діри з більшими масами незнищенні й вічні. Стівен Хокінг відкрив процес випаровуван- ня чорних дір. Він довів, що чорні діри мають хоч і мізерно малу, та все ж скінченну темпе- ратуру і, відповідно до законів термодинаміки, вони повинні випромінювати як абсолютно чорне тіло. Випромінювання забирає енергію, а отже, і масу чорної діри, і якщо нічого не від- бувається, то через міріади міріад років вона наблизиться до граничної маси 1015 г і вибухне. За винятком маргінального випадку — 1015 г у реальності цього не відбувається, оскільки про- стір навколо чорної діри не порожній, і вона набере з нього більше речовини, ніж втратить унаслідок випаровування. Однак процес квантового випаровування по- требує детального розгляду. Ясно, що коли чор- на діра стає порівнянною за розміром з елемен- тарною частинкою (в нашому випадку з елек- троном), класичний розгляд стає недоречним. Річ у тім, що у фізиці панує корпускулярно- хвильовий дуалізм. Це означає, що кожну час- тинку одночасно слід розглядати і як частинку, і як хвилю. У нашому випадку корпускулярно- хвильовий дуалізм стверджує, що властивості реліктових чорних дір з масою 1015 г повністю визначаються хвильовими процесами, тобто така чорна діра є вже не класичним, а кванто- вим об’єктом, її будова й еволюція повністю зумовлені законами квантової механіки. Ми обмежимося випадком, коли кванто- ві ефекти починають відігравати помітну, але не визначальну роль у будові чорної діри. Це означає, що ми дещо відійдемо від випадку маргінальної маси в 1015 г у бік великих мас і дослідимо проблему на якісному рівні. Гравітаційне поле чорної діри поляризує ва- куум. У результаті у вакуумі починають наро- джуватися пари частинка — античастинка. Їх анігіляція породжує випромінювання. Чорна діра з масою 1015 г випромінює гамма-кванти з енергією близько 50 МеВ. ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 29 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Процес спонтанного народження відомий у фізиці як виникнення пар елементарних час- тинок з вакууму за наявності сильного елек- тричного або магнітного поля. Вважають, що «порожній» фізичний вакуум заповнений вір- туальними парами частинок різноманітних видів. Ці пари в результаті квантових флукту- ацій спонтанно з’являються на короткий час у просторі, а потім знову зливаються і зникають. Якщо ж у просторі створити досить сильне електричне або магнітне поле, то частинки, що з’явилися, вже не можуть злитися знову і від- даляються одна від одної, рухаючись у полях у різних напрямах (наприклад, електрон і по- зитрон). Зовні це виглядатиме як народження матерії «з нічого». Насправді ж пари части- нок породжує енергія поля, закон збереження енергії при цьому не порушується. Поблизу чорної діри напруженість гравіта- ційного поля стає настільки сильною, що ви- никлі у вакуумі віртуальні пари частинок уже не можуть злитися знову, гравітаційне поле розділить їх. Одна з частинок пари впаде на чорну діру, друга зможе її покинути. У цьому й полягає процес випаровування чорних дір, від- критий Хокінгом. Чим менший розмір чорної діри, тим біль- ша поляризація вакууму, тим інтенсивніший процес випаровування, тим вища температура випромінювання. У чорній дірі з масою 1015 г температура сягає 100 мільярдів градусів, по- тужність випромінювання становить близь- ко 300 МВт. У кінці цієї історії — «квантовий вибух». Для фізиків було несподіванкою, що суб’єктами квантової теорії поля стали не лише елементарні частинки і вакуум, а й ре- ліктові чорні діри з масою в мільярди тонн. Наша уява відмовляється розуміти, як можна поєднати величезну масу в мільярди тонн з розміром електрона, температурою в мільярди градусів і потужністю в сотні мегават. Проте оскільки жоден закон природи не порушено, з висновками теорії слід погодитися і визнати їхню реальність. Втіхою може бути афоризм Козьми Пруткова: «Глядя на мир, нельзя не удивляться». Квантові чорні діри Людині властиве прагнення зазирнути далі, ніж дозволяють логіка, здоровий глузд і на- укове знання. Останнім часом чорні діри схви- лювали уми у зв’язку із запуском гігантсько- го прискорювача елементарних частинок — адронного колайдера. З’явилися панічні чутки, що колайдер може породити мікроскопічну чорну діру, яка потім поглине Землю. Виникла нагальна потреба розібратися з мікроскопічни- ми чорними дірами, які так раптово увірвалися в наше життя. Маргінальні чорні діри, що досягли межі маси в 1015 г, втрачають класичний образ і ста- ють квантовим об’єктом. Бернард Карр (Bernard Carr), професор Лондонського університету, і Стівен Гіддінгс (Steven Giddings), професор Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, — відомі фахів- ці з космології та квантової гравітації. Карр за- кінчив аспірантуру у Стівена Хокінга і одним із перших почав вивчати реліктові чорні діри. Гіддінгс останнім часом досліджував можли- вість створення чорних дір у прискорювачах частинок, зокрема на адронному колайдері. Значною мірою ці два теоретики сформували наші сучасні уявлення про фізику квантових чорних дір. Карр показав, що реліктова чорна діра, ви- паровуючись, може нагріватися до температу- ри ~1012 К. Тіло, нагріте до такої температури, стає здатним випромінювати не лише безмасо- ві частинки на зразок фотонів, а й практично всі типи частинок, що існують у природі. Маса чорної діри, що випаровується, посту- пово зменшується, діра нагрівається ще більше і починає випромінювати дедалі енергійніші частинки. Процес набуває лавиноподібного характеру. Коли діра досягає маси близько ти- сячі тонн, вона вибухає, як мільйон мегатон- них ядерних бомб. Це випадок повного пере- творення маси на енергію. Квантові чорні діри, як зазначають Бернард Карр і Стівен Гіддінгс, можуть мати зв’язок з додатковими просторовими вимірами, які не- доступні для звичайних частинок. Гравітаційне 30 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ поле квантової чорної діри може простягатися в інші виміри. Такі чорні діри можуть ставати ланкою, що зв’язує нас із паралельними Все- світами. Для нашого спостерігача чорна діра, що випаровується, виділятиме менше енергії, оскільки частина її переходитиме в інший, па- ралельний Всесвіт. Слід підкреслити, що цей процес випарову- вання має суто квантовий характер, його не- можливо описати в категоріях класичної фізи- ки. У поведінці чорної діри, що випаровується, можливі несподіванки, оскільки у квантовій теорії все, що не заборонено, обов’язково від- бувається. А те, що, можливо, і не заборонено, не завжди здатна вигадати наша уява. Довге життя На реліктові чорні діри, які з різних причин уникли квантового вибуху, наприклад тим, що поповнювали свою масу з міжзоряного сере до- вища, чекає інша доля. Англійські космологи Бекенстейн і Шама в 70-ті роки показали, що якщо помістити чорну діру в термостат, тобто в матеріальне середо- вище, вона працюватиме, як теплова машина з коефіцієнтом корисної дії (2 − √ 2̄) = 0,59. На відміну від твердого тіла чорна діра зазнає вкрай малого опору під час руху в матеріаль- ному середовищі. Чорна діра проникає крізь будь-яку речовину — чи то планету, чи зірку — вільно, як крізь вакуум. Таким чином, чорну діру практично неможливо зупинити. Втім, злегка сповільнити її рух здатна речовина ней- тронних зірок, що має густину атомних ядер. «Гола» чорна діра критичної маси близько 1015 г світить як тіло, нагріте до 100 мільярдів градусів, і випромінює потужність близько 300 МВт. Якщо помістити таку чорну діру в матеріальне середовище, вона почне акуму- лювати речовину з навколишнього простору. Такий процес в астрономії називають акреці- єю. Причому світність такої чорної діри зрос- те і становитиме близько 5 млн МВт (енергія, що виділяється під час вибуху 1 тис. т тротилу або повної конверсії в енергію близько 50 мг маси). Акреція є саморегульованим процесом. Залежно від обертання чорна діра акумулює від 6 до 42 % падаючої речовини, решта пе- реробляється переважно на потужне гамма- випромінювання і випромінюється назовні. Тиск випромінювання на падаючу речовину перешкоджає катастрофічному процесу наро- щування маси. У 1926 р. англійський астро- фізик Еддінгтон обчислив критичну границю світності небесного тіла, регульовану тиском випромінювання (границя Еддінгтона). Фор- мули, отримані Еддінгтоном, і дають змогу об- числити світність чорної діри під час акреції речовини. Дивовижно, але процес зростання маси одиночної чорної діри завдяки акреції ви- являється надзвичайно повільним. Чорна діра в термостаті збільшує свою масу вдвічі внаслі- док акреції приблизно за один мільярд років. Що буде, якщо така чорна діра критичної маси 1015 г зіткнеться із Землею? Швидкість її руху — десятки кілометрів на секунду. Вона промайне перед зором спостерігача за кілька секунд. Спостерігач побачить фаєрбол (вог- няну кулю) розміром у кількасот метрів. Вона безперешкодно увійде в Землю, прониже її наскрізь, вийде з неї і попрямує в космос. На кожному метрі траєкторії її руху виділиться енергія, еквівалентна енергії вибуху 25 кг три- нітротолуолу. Як старожили космосу, реліктові чорні діри, могли опинитися в надрах зірок або планетних тіл? Таке могло статися в результаті захоплен- ня реліктової чорної діри у процесі формуван- ня зірки або планети з міжзоряних хмар. Це може бути справедливим і щодо нашого Сон- ця і, ймовірно, Юпітера й Сатурна. Наявність навіть дуже маломасивного релятивістського гравітаційного реактора може спричинити іс- тотні зміни в еволюційному сценарії небесного тіла впродовж його життя. Якщо маса реліктової чорної діри виявить- ся більшою від 10-5 маси Сонця, основний внесок у світність зірки надходитиме від ре- лятивістського гравітаційного реактора, а не внаслідок термоядерної реакції перетворення водню на гелій. У цьому разі світність зірки еволюціонуватиме в напрямі границі Еддінг- тона. Це має привести, врешті-решт, до зна- ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2014, № 11 31 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ чного розширення зірки і втрати глобальної стійкості. Важливий натяк на можливе «інфікуван- ня» планет реліктовими чорними дірами можна знайти в Сонячній системі. Зокрема, Юпітер і Сатурн випромінюють енергії біль- ше, ніж отримують від Сонця. Надлишковий тепловий потік у масштабі ~200 % становить ~4,8 ·1011 і ~8,6 ·1010 МВт відповідно. Вимірю- вання теплового потоку від інших планет Со- нячної системи показують надлишок у кілька відсотків. Для виробництва надлишкового теплового потоку Юпітером і Сатурном досить припус- тити, що маси реліктових чорних дір, захопле- них ними, становлять 4·1019 і 7 ·1018 г відпо- відно. Ці мікроскопічні об’єкти порівнянні за розміром з атомом водню (~10−8 см). Можна припустити, що не поодинокі чорні діри, а ціла зграя менш масивних чорних дір вільно обер- таються в надрах цих планет. Можна навіть уявити собі деяку планету з релятивістським гравітаційним реактором у вигляді реліктової чорної діри всередині, яка діє як самодостатнє джерело тепла. Така пла- нета може зовсім не потребувати Сонця для підтримання життя на її поверхні. Це може тривати вічність. Джерело енергії у вигляді ре- ліктової чорної діри ніколи не вичерпається і не може зникнути. Б.Е. Жиляев Главная астрономическая обсерватория Национальной академии наук Украины ул. Академика Заболотного, 27, Киев, 03680, Украина РЕЛИКТОВЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ (СИНГУЛЯРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ) В астрономии есть химеры, подобные чудовищу греческой мифологии, рожденному Ехидной и Тифоном, терато- морфному существу с тремя головами, извергающими пламя. Это реликтовые черные дыры, первенцы Вселен- ной, появившиеся на свет раньше, чем атомы. Они объединяют в себе массы в миллиарды тонн и размер электрона и подчиняются законам не классической, а квантовой физики. В отличие от классических черных дыр они излу- чают, в экстремальных случаях, сотни мегаватт энергии. Их температуры могут достигать сотен миллиардов гра- дусов. Во Вселенной их может быть в миллионы раз больше, чем звезд. «Может быть» — потому что они, как и классические черные дыры, появились на свет на «кончике пера» теоретиков. С тем лишь отличием, что класси- ческие черные дыры мы уже наблюдаем, а квантовые — еще нет. B.E. Zhilyaev Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine 27 Acad. Zabolotnogo St., Kyiv, 03680, Ukraine RELIC BLACK HOLES (SINGULAR SOURCES OF ENERGY) There are chimeras in astronomy alike the monster of Greek mythology born by Typhon and Echidna, teratomorphic creature having three fire-breathing heads. That is relic black holes, firstlings of Universe that came into the world earlier than atoms. They have masses of milliards of tonnes and the size of electron and submit to the laws not classical but quantum physics. In contrast with classical black holes they radiate, in extremal cases, hundreds of megawatts of energy. Their temperatures may reach hundreds of milliards degrees. In Universe, there may be millions times more of them than of stars. “May be” — because they like classical black holes came into existence on the tips of theorists’ pens. With that difference only that classical black holes we have observed whereas quantum ones — not yet.

Реліктові чорні діри (сингулярні джерела енергії)

Institution

Ähnliche Einträge