Читать «Маленькая книга о черных дырах» онлайн - страница 110

6

Замедление времени в соответствии со специальной теорией относительности также играет роль в покраснении фотонов, летящих прямо вверх с орбиты почти постоянного радиуса. Обычно интуиция говорит нам, что замедление времени «встроено» в эффект Доплера, но для фотонов, испускаемых под прямым углом к направлению движения источника, это не совсем так.

7

Поведение фотона несколько отличается от поведения Алисы и ее челнока, потому что фотоны лишены массы. В частности, круговая орбита фотона на полутора радиусах Шварцшильда является для него единственной круговой орбитой, тогда как для Алисы и ее челнока существует множество возможных круговых орбит, как устойчивых, так и неустойчивых.

8

Притяжение к Солнцу тоже вызывает приливы, но для простоты мы здесь об этом забудем и сосредоточимся на более сильном влиянии Луны.

9

Термин «эргорегион» здесь, по-видимому, впервые вводится в русский язык, хотя в английском ergoregion уже утвердился. Так называют область между эргосферой и горизонтом событий. – Примеч. науч. ред.

10

Вы могли бы возразить, что Земля не холодная; ее ядро раскалено почти до 6000 кельвинов. Это правда, но твердой Земле не нужно тепловое давление, чтобы удерживать ее массу от коллапса. Если бы мы могли представить себе, что Земля охладилась до температуры абсолютного нуля, оставшегося у нее электростатического давления и давления вырожденных электронов все равно было бы достаточно, чтобы уравновесить силу тяжести.

11

Обычное ядро атома железа, состоящее из 56 протонов и нейтронов, имеет самую маленькую среди всех элементов массу покоя на один нуклон. Но изотоп никеля с 62 протонами и нейтронами имеет более высокую энергию связи. Для того чтобы понять, почему обычные атомы железа образуются в большем количестве, чем никель-62, требуется довольно подробное знание теории эволюции звезд. Для целей нашего рассказа важно только, что наиболее устойчивые ядра принадлежат к группе железа и что на них естественным образом заканчивается процесс термоядерного синтеза элементов.

12

Это та самая потенциальная энергия, о которой мы говорили, обсуждая вопрос об орбитах в главе 4. Различие здесь в том, что кинетическая энергия, которую молекулы газа приобретают за счет уменьшения их потенциальной энергии при переходе на более близкую к черной дыре орбиту, равномерно распределяется по всей массе газа благодаря столкновениям соседних молекул. Этот процесс в результате регистрируется как соответствующий рост температуры газа. Гравитационная потенциальная энергия представляет собой тот тип энергии, который мы ассоциируем с объектами, находящимися на разных высотах относительно Земли. Ниже мы обсудим этот вид энергии и его связь с аккреционными дисками немного более подробно.

13

Заметим, что эта гравитационная потенциальная энергия отличается от энергии, которая возникает при вращении черной дыры благодаря процессу Пенроуза. У вращающейся черной дыры аккреционный диск отдает бóльшую долю потенциальной энергии потому, что вращение приближает ISCO к горизонту и отбор потенциальной энергии от газа продолжается на большем расстоянии его миграции. Как только вещество достигает ISCO-орбиты, оно поглощается черной дырой так быстро, что приобретенная им кинетическая энергия не успевает преобразоваться в тепло и нагреть окружающий газ.