Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Новиков И.Д. -> "Физика черных дыр" -> 65

Физика черных дыр - Новиков И.Д.

Новиков И.Д. Физика черных дыр — М.: Наука, 1986. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikachernihdir1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 59 60 61 62 63 64 < 65 > 66 67 68 69 70 71 .. 144 >> Следующая


Пусть однородное на бесконечности магнитное поле В составляет некоторый угол с направлением углового момента J. Разложим J на компоненты - параллельную полю (/ц) и перпендикулярную ему (Ji). Их изменение с течением времени дается формулами

/j =Const1 (7.4.6)

Ji=Ji(I = O)C-^t, (7.4.7)

где

с , , / MN/ В Y2

— М~ (В)~ =10 лет I---- I -----:--- • (7.4.8)

G \МЬ/ VlO-5Ic/

Таким образом, с течением времени полностью теряется компонента Ji углового момента черной дыры. При статическом внешнем магнитном поле энергия вращения, связанная с Ji, переходит в ’’неприводимую” массу черной дыры, а компонента Ji не меняется.

*) Если вычислить (см. § 7.3) компоненты поля и Bi на горизонте событий, то оказывается, что обе они пропорциональны r+ - М, где г =M+ (W2 - a2) 1Z2. Поэтому для максимально быстро вращающейся черной дыры с amax = M имеем ?'х = 0 и Si = 0 на горизонте, т.е. силовые линии осесимметричного поля не пронизывают черную дыру (случай неосесимметричного поля см. далее) . Задачи электродинамики черных дыр рассматривали также Лейт, Лине (1976, 1978) , Мизра (1977), Гальцов, Петухов (1978*), Лине (1976,1977а, Ь, 1979), Демянский, Новиков (1982), Бичак, Дворак (1980); см. также §§ 8.2-8.4.

149
Конечное состояние черной дыры соответствует теореме Хокинга о том, что стационарное состояние должно быть осесимметричным. Пресс (1972) отметил, что если внешнее магнитное (или любое другое) поле неосесимметрично, то черная дыра в конце концов полностью потеряет свой угловой момент J согласно теореме Хокинга. При этом, если поле В плавно меняется на масштабах, много больших размеров черной дыры, то можно снова разложить J на 7ц и Ji относительно направления поля в ее окрестности. Уменьшение Ji по-прежнему определяется по порядку величины формулой (7.4.7), а уменьшение /ц оценивается формулой

А г V R !

где R — масштаб неоднородности поля.

В сноске на с. 149 отмечалось, что в случае а = атах осесимметричное магнитное поле не пронизывает горизонт черной дыры. Бичак (1983,1985) показал, что в случае наклонного к оси вращения однородного на бесконечности магнитного поля B0 поток через половину*) горизонта компоненты поля B0I максимален при а = лтах и равен

Фтах * 2,25В0іпМ2. (7.4.10)

Наконец, рассмотрим невращающуюся черную дыру, помещенную в однородное на бесконечности сильное магнитное поле B0 [Бичак, (1983)]. Пусть оно настолько сильное, что необходимо учитывать его самогравита-цию. Тогда оказывается, что для фиксированной массы черной дыры M существует такое критическое B0ct, при котором поток Ф через половину горизонта событий максимален:

* V, , ,, ( W6M0 \

B0cr = Ic*G~3I2M'_I=5 IO13 Гс • I - ) . (7.4.11)

Фтах,і =4тг G1I2M. (7.4.12)

Потока поля через горизонт, большего, чем Фтах, 1. быть не может.

§ 7.5. Магнитосфера черной дыры

Задачи, рассмотренные в предыдущем параграфе, иллюстрируют важные свойства электрических и магнитных полей в окрестности черных дыр. Однако эти задачи вряд ли непосредственно приложимы к описанию реальных электродинамических процессов, которые должны протекать в астрофизических условиях. Причина этого, как уже отмечалось, состоит в том, что в окрестности черной дыры поля не могут рассматриваться как вакуумные — всегда имеется разреженная плазма (и поле становится бес-силовым) или же возникают еще более сложные ситуации.

*) Полный поток магнитного поля через любую замкнутую поверхность, в том числе и горизонт, конечно, равен нулю (см. § 7.1) . Когда говорят о потоке поля, пронизывающего дыру, рассматривают только входящие (или выходящие) силовые линии.

150
Напомним, что в случае вращающихся замагниченных нейтронных звезд — пульсаров поля в их окрестности также нельзя рассматривать как вакуумные — возникает сложная магнитосфера пульсара [см. Гольд-райх, Юлиан (1969), Рудерман, Сюзерленд (1975), Ароне (1983), Бескин и др. (1983), Кардашев и др. (1984*), Гуревич, Истомин (1985*)].

По аналогии с пульсарами область вокруг черной дыры с замагничен-ной плазмой называют магнитосферой черной дыры. Полной ее теории пока не существует ввиду сложности и многообразия процессов, которые могут в ней возникать. Более того, сегодня отсутствует сколько-нибудь законченная теория магнитосферы пульсаров, на создание которой потрачено очень много сил и времени.

Мы не будем здесь обсуждать все стороны теории магнитосферы черных дыр, а лишь рассмотрим важнейшие аспекты электродинамических процессов, которые могут возникать в их окрестности и являются специфическими именно для черных дыр. Поэтому мы ограничимся изложением теории простейшей магнитосферы черной дыры, затрагивая лишь процессы, вызываемые самой черной дырой, и оставляя в стороне процессы, связанные, например, с движением облаков плазмы в аккреционном газовом диске, который может существовать вокруг черной дыры, и т.д.

Мы будем рассматривать стационарную осесимметричную модель магнитосферы черной дыры, подвергающейся дисковой аккреции замагни-ченного газа (схема магнитосферы показана на рис. 68). Такая модель была рассмотрена Блендфордом (1976), Блендфордом, Знаеком (1977), Макдональдом, Торном (1982), Финнеем (1983); см. также Лавлейс (1976), Лавлейс и др. (1979), Торн, Блендфорд (1982), Рис и др. (1982).
Предыдущая << 1 .. 59 60 61 62 63 64 < 65 > 66 67 68 69 70 71 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed