ВУЗ:
Составители:
5
источника, покоящегося относительно инерциального наблюдателя на
пространственной бесконечности. В случае вращающейся чёрной дыры,
описываемой метрикой Керра (Керра пространство-время), эргосфера лежит
между поверхностью бесконечного красного смещения g
00
= 0, или r
2
– 2Мr+
а
2
cos Ө=0, и горизонтом событий
22
aMMrr ++==
+
(в системе единиц, где
скорость света и гравитационная постоянная равны 1). Внутри эргосферы
никакое физическое тело не может покоиться относительно удалённого
наблюдателя, оно должно вращаться вокруг компактного объекта в ту же
сторону, что и он сам. Существование эргосферы является специфическим
гравитационно-релятивистским эффектом, отсутствующим в теории
ньютоновской гравитации.
При нестационарном движении физических объектов внутри
эргосферы их полная энергия, измеренная относительно удалённого
наблюдателя, может быть отрицательной. Это даёт возможность отнимать
энергию вращения от компактных релятивистских объектов посредством
разложения физических процессов (процесса Пенроуза – распада
влетевшего в эргосферу тела на две или более частей с последующим
вылетом одного из осколков из эргосферы, эффекта суперрадиации –
усиления электромагнитных и гравитационных волн при рассеянии на
вращающейся чёрной дыре, аккреции замагниченной плазмы и др.). В ходе
этих процессов вращение релятивистских объектов замедляется, а их
эргосфера сжимается (но площадь поверхности горизонта событий чёрной
дыры всегда возрастает.
Горизонт событий в теории чёрных дыр и в общей теории,
относительности – граница области в пространстве-времени, в которой
сигналы, распространяющиеся со скоростью света, полностью удерживаются
тяготением и не могут уйти в бесконечность во внешнем пространстве.
Горизонт событий возникает при гравитационном коллапсе, приводящем к
образованию чёрной дыры, когда усиливающееся гравитационное поле
6
перестаёт выпускать наружу даже лучи света. Горизонт событий является
границей чёрной дыры. Если чёрная дыра не вращается, то горизонт событий
совпадает со сферой Шварцшильда – сферой с радиусом, равным грави-
тационному радиусу
2
/2 cGMr
g
= , где М – масса чёрной дыры, G –
гравитационная постоянная. Вращение чёрной дыры деформирует горизонт
событий, оставляя его размеры по порядку величины теми же.
Белая дыра — гипотетический космический объект, эволюция которого
представляет собой обращённый во времени гравитационный коллапс
небесного тела с образованием чёрной дыры. Предсказание возможности
существования белой дыры (И. Д. Новиков, 1964) следует из общей теории
относительности. Вещество, находившееся первоначально внутри белой
дыры, с течением времени расширяется и выходит из-под гравитационного
радиуса белой дыры («взрыв» белой дыры); весь этот процесс является
видимым для удалённого наблюдателя. Белые дыры в расширяющейся
Вселенной могут реализовываться как ядра вещества, задержавшиеся в
общем космологическом расширении из-за локальной неоднородности
начальных условий. В первоначальных, идеализированных моделях белой
дыры, величина задержки расширения вещества белой дыры, отсчитанная от
начала общего космологического расширения, могла быть произвольной. В
связи с этим в прошлом делались попытки привлечь белые дыры к
объяснению таких явлений, как активность квазаров и ядер галактик. Однако
в 1974 году было выяснено, что аккреция белой дыры окружающего её
вещества и квантово – гравитационные эффекты, возникающие в сильных
гравитационных полях внутри белой дыры (Квантовая теория гравитации),
препятствуют взрыву белой дыры и заставляют вещество белой дыры
оставаться внутри неё, если время задержки существенно превышает cr
g
/ ,
где r
g
– гравитационный радиус белой дыры [Я. Б. Зельдович, и. Д. Новиков,
А. А. Старобинский; Д. Эрдли (D. Eardley)]. Образующийся при этом объект
совпадает по своим наблюдатательными свойствам с чёрной дырой,
