О чёрных дырах

С чёрными дырами связано много загадок, главная из которых – что же находится в её центре? Что происходит с материей, перешедшей горизонт событий?

Теоретически в центре чёрной дыры, в сингулярности, материя сжимается до бесконечно большой плотности. При этом вещество разрушается, известные формы материи перестают существовать. Согласно представлениям диалектического материализма в этих условиях возможны только субфизические формы материи. На данный момент для какого-то прояснения ситуации необходимо создание квантовой теории гравитации, которой пока нет в законченной форме.

Чёрную дыру окружает горизонт событий, называемый сферой Щварцшильда, имеющей гравитационный радиус. За пределы этой сферы ничего выйти не может, даже свет. В окрестностях горизонта событий сильно искривлено пространство-время. Здесь постоянно происходят флуктуации метрики пространства-времени, и в физическом вакууме постоянно рождаются виртуальные частицы, которые, благодаря подкачке энергии от этих флуктуаций, могут стать реальными. По закону сохранения импульса, половина из них втягивается в черную дыру, а другая улетает за её пределы. Либо эти частицы могут аннигилировать, образуя фотоны, которые могут вылететь за пределы дыры. Таким образом, благодаря квантовым эффектам, рождается излучение Хокинга. Поэтому чёрная дыра может излучать материю и энергию. Но в настоящее время этот эффект незначителен по сравнению с количеством материи, которое поглощается чёрной дырой из окружающего её пространства.

Возмущения горизонта событий, вызванные внешними телами и полями, начинают колебаться и частично излучаются в виде гравитационных волн, а частично поглощаются самой дырой. При столкновении чёрных дыр происходит их слияние, в результате чего излучаются мощные гравитационные волны. При этом излучается несколько процентов от массы обеих дыр. Эти события являются самыми мощными источниками гравитационных волн во Вселенной, поэтому представляют интерес для гравитационно-волновой астрономии. Такие волны были уже зарегистрированы.

С точки зрения теории развития должна быть субфизическая, или дофизическая, форма материи, более простая, чем известная физическая форма материи. Корпускулярно-волновой дуализм может быть одним из проявлений субфизики. Частицы в микрофизике в разных экспериментах ведут себя либо как корпускулы, либо как волны. То есть они, являясь как-бы вещью в себе, проявляются так вещью для нас, выражаясь языком Канта. А вещью в себе они являются ни тем и ни другим, а некой другой сущностью, которая подчиняется субфизическим законам.

Физический вакуум, современное обозначение пустоты, которая окружает известную материю, является кандидатом на субфизическую форму материи. Также таким кандидатом является тёмная энергия, благодаря которой ускоренно расширяется Вселенная в настоящий период развития. Чёрные дыры являются такими же кандидатами. Парадоксальное поведение этих объектов и их свойства, возможно, будут объяснены неизвестными пока законами субфизики.

Общая теория относительности допускает возможность существования чёрных дыр. Но общая теория относительности хотя и имеет многочисленные подтверждения в различных условиях, в областях с сильным гравитационным полем ещё не достаточно проверена. Есть и другие альтернативные теории гравитации с другими следствиями. Поэтому до сих пор существуют сомнения в реальности существования чёрных дыр.

По основному сценарию эти объекты возникают на последней стадии эволюции звезды большой массы, когда термоядерное топливо заканчивается, и гравитационное сжатие не может быть остановлено внутренним давлением оставшихся частиц, и звезда начинает сжиматься до сингулярности. Существует промежуточный вариант сжатия до нейтронной звезды, когда происходит нейтронизация вещества и гравитационное сжатие останавливается давлением вырожденных нейтронов.

Есть гипотеза, что возможно устойчивое существование кварковых звёзд, когда сжатие не могут остановить вырожденные нейтроны, звезда продолжает сжиматься до состояния кварк-глюонной плазмы, и сжатие останавливается давлением вырожденных кварков. В этом случае образуется кварковая звезда с размером меньше нейтронной звезды, но больше горизонта событий черной дыры.

Продолжая рассматривать гипотезы по этой теме, вспомним, что существует предположение, что все известные элементарные частицы Стандартной модели могут быть составными, то есть состоять из меньших частиц, которые называют преонами. Если это так, то кварки, состоящие из преонов, в кварковых звёздах могут сжиматься до преонного состояния. То есть если давление вырожденных кварков не может остановить гравитационное сжатие звезды, то она продолжает сжиматься до состояния преонной плазмы и может образоваться преонная звезда. Преонная звезда должна быть меньше кварковой звезды, но больше размеров черной дыры. Преонную звезду могут покидать частицы и излучение.

В другой альтернативной теории рассматривается случай, когда при последовательности медленных коллапсов сжимающейся звезды физический вакуум поляризуется так, что успевает происходить внутреннее преобразование звезды, в результате чего чёрная дыра не образуется, а образуется чёрная звезда. Её сжатие останавливается давлением каких-то составляющих частиц. Эта звезда похожа по некоторым свойствам на черную дыру, но при этом имеет контакт с внешним пространством и её могут покидать частицы и излучение. Гипотезы существования чёрных звезд и преонных звезд близки.

Обобщая эти гипотезы, можно предположить, что некоторые чёрные дыры могут быть на самом деле кварковыми, преонными или чёрными звёздами, или какими-то другими объектами. При этом эти альтернативные космические объекты могут сосуществовать с чёрными дырами.

Изучение объектов, которые обладают свойствами чёрных дыр, приоткроет фундаментальные тайны мироздания. Помимо общепринятой теории есть много альтернативных теорий, пытающихся объяснить их свойства. Со временем выяснится, какая из них верная, или появится новая более точная теория.