Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вейнберг С. -> "Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности" -> 130

Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности - Вейнберг С.

Вейнберг С. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности — М.: Мир, 1975. — 695 c.
Скачать (прямая ссылка): gravitaciyaikosmologiya1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 254 >> Следующая


Действительно ли это так? Даже если коллапсирующее тело становится визуально не наблюдаемым, оно все же имеет гравитационное поле, и, как показано в § 6 гл. 7, измерение этого поля на больших расстояниях может быть использовано для определения энергии-импульса и углового момента тела. Если тело имеет ненулевой суммарный заряд, то измерение электрического поля на больших расстояниях также будет, по теореме Гаусса, говорить о заряде этого тела. Интересен вопрос: могут ли измерения гравитационного и (или) электромагнитного полей вне коллапсирую-щего тела давать какую-нибудь информацию об этом теле, кроме значений энергии, импульса, углового момента и заряда. В случае сферически-симметричного электрически нейтрального тела, который мы рассмотрели в этой главе, ответ дает теорема Биркгоффа, а именно: гравитационное поле вне сферически-симметричного тела должно быть шварцшильдовского типа, так что все, что мы сможем узнать когда-либо об этом теле, — это величина его массы. (Сферическая симметрия, естественно, предполагает нулевой импульс и нулевой угловой момент.) Картер [58] показал *), что, когда гравитационное поле аксиально симметричного коллапси-рующего тела приходит в стационарное состояние, его внешняя метрика принадлежит к двухпараметрическому семейству решений, таких, как метрики Keppa (§ 7 гл. 11), которые полностью определяются полной массой и угловым моментом. Большинство придерживается мнения, что гравитационное поле любого электрически нейтрального коллапсирующего тела будет в итоге приближаться к полю, описываемому метрикой Керра.

Как отмечалось во введении к этой главе, интерес к явлению гравитационного коллапса возродился в последнее десятилетие в связи с открытием квазизвездных источников, которые, по-видимому, обладают какими-то новыми источниками энергии.

1J Другие строгие теоремы о возможных формах внешних метрик при различных условиях приведены в книге [59] и статьях [60—63]. 376

Гл. 11. Равновесие в звездах и коллапс

Максимальная энергия, выделяющаяся при синтезе из водорода какого-нибудь наиболее стабильного ядра, например ядра железа, равна всего лишь 8 МэВ на нуклон, что составляет менее 1 % от его массы покоя. Аннигиляция материи-антиматерии давала бы эффективность 100%, исключая энергетические потери на излучение нейтрино. Однако этот процесс может быть важен только в том случае, когда существует какой-то мощный естественный источник антинуклонов. Таким образом, единственным вероятным механизмом превращения массы в энергию со столь большой эффективностью остается гравитационный коллапс [64].

Облако пыли, коллапсирующее по модели Оппенгеймера — Снайдера, не будет выделять никакой энергии во внешний мир. Чтобы извлечь растущую кинетическую энергию падающих частиц, надо как-то замедлить их падение к центру: либо за счет какого-нибудь макроскопического «толчка» всей системы в целом, либо за счет столкновения частиц между собой, в результате чего кол лансирующий газ будет нагреваться. Подробные вычисления [65, 66] обнаруживают обескураживающе низкую эффективность превращения массы в действительную энергию при гравитационном коллапсе изолированного тела. Однако частицы, падающие в область с метрикой Керра, могут выйти из нее с более высокой энергией, возникающей за счет энергии вращения коллапси-рующего тела [67].

Независимо от того, имеют или не имеют отношение квазизвездные источники к гравитационному коллапсу, остается такой вопрос: что случается с погасшей звездой, чья масса выше пределов Чандрасекара и Оппенгеймера — Волкова? В последние годы Пенроуз и Хоукинг использовали топологические методы, чтобы доказать ряд мощных теорем [68—70] (см. также [67]) о том, что при разумных требованиях (справедливости общей теории относительности, положительности энергии, заполненности Вселенной веществом, соблюдении принципа причинности) коллапс действительно становится неизбежным как только возникают ловушечные поверхности. Ловушка — это замкнутая пространственно-подобная двумерная поверхность, для которой как выходящее, так и входящее семейства направленных в будущее нулевых геодезических, ортогональных к этой поверхности, обязательно сходятся. (Для метрики Шварцшильда сферы с постоянными г и t являются ловушечными поверхностями при значениях г, меньших радиуса Шварцшильда 2MG.) Однако не известно, может ли реальная массивная звезда развить в действительности ловушечную поверхность или звезда просто разорвется на части с достаточно малыми массами и превратится в стабильные нейтронные звезды или белые карлики.

Если гравитационный коллапс — действительно неизбежный конец эволюции массивных тел, то мы должны ожидать, что Все- Рекомендуемая литература

377

ленная полна черных дыр — коллапсирующих тел, чье существование выдают только их гравитационные поля или энергия, освобождающаяся при втягивании материи *). Надежда наблюдения гравитационного коллапса в основном связывается с двойной звездой, один из партнеров которой обычная видимая звезда, а другой партнер —черная дыра (см., например, [73,74]).
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 254 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed