ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И БОЛЬШЕ НИЧЕГО

В предыдущих разделах мы познакомились с несколькими способами использования черных дыр в качестве источников энергии. Мы теперь знаем, как можно извлекать вращательную энергию черной дыры, знаем, что невозможно уменьшить размер черной дыры. Казалось бы, если черная дыра не вращается (т. е. не обладает вращательной энергией), то нельзя и извлечь из нее энергию. Однако это не так: из-под горизонта энергию извлечь нельзя, но черная дыра окружена мощным гравитационным полем, и можно, оказывается, использовать энергию этого поля.

Наиболее чистым экспериментом с выделением энергии, в котором присутствуют только поля тяготения невращающихся черных дыр, является следующий. Представим себе две невращающиеся черные дыры, первоначально находящиеся далеко друг от друга, но движущиеся по прямой навстречу. Вдали от таких черных дыр поля тяготения слабы и подчиняются теории Ньютона. Поэтому две черные дыры, когда они далеки друг от друга, движутся в пространстве подобно двум обычным пьез дам. Однако постепенно их скорость под действием изаимного тяготения должна увеличиваться, и после достаточного сближения стремительное ускоренное движение черных дыр навстречу друг другу начнет сопровождаться мощным излучением гравитационных волн. Это излучение и есть тот процесс, который помогает извлечь энергию из поля тяготения черных дыр.

Сблизившись, черные дыры сливаются в одну

черную дыру (в отличие от деления черной дыры на две процесс слияния возможен!). Масса образовавшейся новой черной дыры будет при этом меньше суммы масс слившихся черных дыр. (Это есть прямое следствие того, что часть энергии унесена гравитационными волнами и новая черная дыра обладает меньшей энергией, а значит, и массой, ибо . В таком процессе гравитационные волны смогут унести некоторую долю суммарной массы сливающихся черных дыр.

Сейчас этот процесс полностью промоделирован на электронной вычислительной машине. Оказалось, что если сталкиваются «лоб в лоб» две черные дыры, каждая массой падающие друг на друга с большого расстояния, то в виде гравитационных волн излучается несколько меньше одного процента от

В приведенном выше случае до столкновения и после него отсутствует что-либо, кроме невращающихся черных дыр, их гравитационных полей и гравитационных волн, излученных в результате столкновения. Эти волны в принципе могут быть уловлены гравитационными антеннами, и их энергия может быть трансформирована в другие виды энергии. Следовательно, можно извлекать энергию и из невращающихся черных дыр, а говоря более точно, окружающих их гравитационных полей.

Рассмотрим теперь случай, когда сталкиваются две черные дыры, причем еще вдали друг от друга их скорость сближения была очень большой, очень близкой к скорости света. Прежде всего заметим, что гравитационное поле каждой из таких быстро летящих дыр будет весьма своеобразным. Вспомним известное явление лоренцевского сокращения длины быстро летящих тел» Как предсказала специальная теория относительности, тело, летящее со скоростью короче (в направлении движения) такого же покоящегося тела в раз: Точно такое же лоренцевское сокращение длины испытывают не только тела, но и физические поля. Черная дыра и ее поле тяготения «сплющиваются», с точки зрения наблюдателя, мимо которого они движутся с большой скоростью. Поле тяготения каждой из двух черных дыр, быстро летящих навстречу друг Другу, будет сильно сплюснуто в направлении движения. Перед быстро летящей черной дырой и позади нее практически нет равитационного поля. Это поле отлично от нуля

только в плоскости, перпендикулярной движению, причем здесь оно имеет свойства гравитационной волны. Быстро летящие навстречу друг другу черные дыры «не чувствуют» взаимного приближения, так как впереди каждой из них практически нет гравитационного поля. Только подлетев совсем близко друг к другу, они испытывают резкое ускорение и излучают гравитационные волны. В этом случае, как показали численные расчеты на ком пыотере, эффективность превращения их энергии в гравитационное излучение может быть очень большой и достигать 20-30%.

В заключение этого раздела подчеркнем, что после слияния двух черных дыр площадь горизонта возникшей новой черной дыры оказывается больше суммы площадей горизонтов двух черных дыр до их слияния. Таким образом, и здесь соблюдается важнейшее правило; сумма площадей горизонтов черных дыр никогда не уменьшается.