Еще 200 лет назад вопросом о влиянии гравитации на распространение света звезд задался ныне мало кому известный английский естествоиспытатель Джон Мишелл. Большинство ученых в те времена считали, что свет состоит из частиц. И Мишелл исходил из того, что частицы света в своем движении будут замедляться тяготением звезды или планеты, от которой они удаляются. Он сделал расчет: какой должна быть наименьшая сила притяжения, чтобы частицы света не могли покинуть их источник. Его вычисления говорили, что небесное тело, весящее в 500 раз больше нашего Солнца, вообще не позволит частицам света покинуть его.

"Если такие тела в природе действительно существуют, - заключал свою работу Мишелл, - их свет нас никогда не достигнет". Идеи ученого на какое-то время привлекли внимание научных кругов, но последователей он не обрел.

Прошло 13 лет, и французский философ Пьер Симон Лаплас, по всей видимости незнакомый с работами Мишелла, пришел к аналогичному выводу. Но тут вскоре было доказано, что свет - волновое явление. Гипотезы Мишелла и Лапласа ученые оставили в стороне. Все, что касалось соображений о взаимодействии света и гравитации, Лаплас в последующих изданиях своих работ вычеркнул.

Уравнение Шварцшильц

В 1906 году немецкий физик Шварцшильц получил решение уравнений общей теории относительности для поля тяготения сферического тела. Из этого решения следует замечательный вывод: сила притяжения, действующая между массой М и пробной частицей m на расстоянии r от центра тяготеющей массы, возрастает до бесконечности при r = 2GM / cc , где G – гравитационная постоянная,c – скорость света. В рамках же ньютоновской теории сила тяготения стремится к бесконечности приr -> 0 , в силу равенства F = GMm / rr Иными словами, теория относительности предпологает возможность существования объектов с бесконечной гравитационной силой на конечном расстоянии от их центра. Такое расстояние, равное 2GM/cc , называют гравитационным радиусом тела Rg, а сферу с радиусом, равным гравитационноиу – сферой Шварцшильца. Чёрной дырой принято называть тело, сжатое до размеров сферы Шварцшильца. Тяготение такого объекта не даёт ни материи, ни излучению (в том числе и световому) выйти за границы Шварцшильцовской сферы; собственно поэтому Чёрные дыры и имеют такое название.Если тело сжатьтак, чтобы его радиус сравнялся с гравитационным, то в результате бесконечного нарастания силы тяготения начнётся самопроизвольное непрерывное сжатие вещества в точку, т.н. сингулярность с безграничной плотностью. Такой процесс сжатия тела за сферу Шварцшильца получил название релятивистского гравитационного коллапса и был строго рассчитан в 1939 году амереканским учёным Р. Оппенгеймером и Г. Волковым. В сильном поле тяготения ярко проявляются такие следствия теории относительности, как, например, относительность промежутков времяни. Обозначим через t0 интервал времяни между двумя событиями на поверхности гравитируещей массы, а через t– промежуток времяни между этими же событиями, зафиксированный наблюдателем вне поля тяготения этой массы, движущимся относительно данного тела со второй космической скоростью V=sqrt(2GM/r) По теории относительности эти два промежутка связаны между собой следующей формулой: t=t0/sqrt(1-VV/cc)=t0/sqrt(1-2GM/rcc)=t0/sqrt(1- Rg/r) Видно что с приближением радиуса тела к гравитационному промежуток времяни t увеличится, т.е. для далёкого наблюдения все процессы вблизи чёрной дыры будут казаться замедленными. В частности, само образование чёрной дыры, с точки зрения удалённого наблюдателя, длится бесконечно долго. Пусть дыра образуется в результате сжатия какого-либо тела, например, звезды с начальным радиусом r0. В процессе сжатия он будет уменьшаться по закону r(t)=Rg+(r0-Rg)(e)в степени -ct/eRg из которого следует, что звезда сожмётся до размеров сферы Шварцшильца лишь при t стремящемся к бесконечности.

Список литературы:

1. Две статьи журнала “Наука и Жизнь”, написанных Г.Николаевым

2. Статья из журнала “Природа”

3. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия

4. Что Есть Что – “Звёзды”

А так же материал из интернета с различных астрономических страниц.

Приложение.

Как себе представляютучёные Чёрную дыру

Снимок, сделанный с помощью нового космического спектрографа Хаббл.

Лучи света в окрестностях черной дыры. Лучи, которые подлетают к ней слишком близко, будут поглощены ею. На определенном расстоянии лучи пойдут по кругу, радиус которого зависит от массы черной дыры. Более отдаленные лучи могут получить обратное направление, или их траектория будет изогнута. А это означает, что реальное расположение многих небесных тел на самом деле может существенно отличаться от того, что нам видится с Земли.

На рисунках: черная дыра засасывает газ и пыль (1). Компьютерные модели показывают, как искривляется пространство вблизи черной дыры. Для наглядности изображено кольцо (2), возле черной дыры оно изгибается, как поля шляпы. В другом случае, когда черная дыра вращается (пока считают, что некоторые из них неподвижны), кольцо становится еще и