ИЗЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПАДАЮЩИМИ ТЕЛАМИ

Вернемся теперь к проблеме излучения гравитационных волн телами, падающими в черную дыру.

Начнем с простейшего случая падения тела по радиусу в невращающуюся черную дыру. Как происходит излучение энергии? На рис. 3 показана форма излучаемой гравитационной волны. По вертикальной оси на графике отложено изменение относительного расстояния между частицами детектора, по горизонтальной оси — время. На рисунке ясно виден первый всплеск излучения. Это волна, приходящая прямо от тела, падающего в черную дыру. Вслед за этим первым всплеском виден цуг волн «звонового» излучения. Это резонансное излучение, следствие резонансного «дрожания» черной

Рис. 4. Гравитационная волна от тела, огибающего Мерную дыру и улетающего от нее

дыры, возбуждается телом на самых последних этапах падения в нее. Основная доля излученной энергии содержится именно в «звоновом» излучении.

Сколько же излучается энергии при падении массы Расчет показывает, что при таком падении успевает высветиться сравнительно немного энергии. Численно эта величина равна одному проценту от умноженному на отношение массы тела к массе черной дыры Ясно, что если масса падающего тела миого меньше массы черной дыры (а так оно, естественно, и должно быть), то и обшее количество излученной энергии оказывается чрезвычайно малым.

А что будет, если тело падает в черную дыру не по прямой, а с некоторым прицельным параметром, по дуге? Естественно ожидать, что тело, дольше двигаясь вблизи черной дыры, больше излучит энергии. Расчет показывает, что это действительно так. Полное количество излученной энергии может быть раз в 100 больше, чем в случае движения по прямой, но по-прежнему остается все же небольшим из-за очень маленького в реальных условиях множителя Если же тело не падает в черную дыру, а пролетает на некотором; расстоянии от нее, то количество излученной энергии Уменьшается с увеличением минимального расстояния траектории от черной дыры. Это естественно, так как частица движется в области, где поле тяготения уже сравнительно

слабо. Пролетая на заметном расстоянии от черной дыры, тело не возбуждает уже «звонового» излучения, что ясна видно на рис. 4, где имеется только всплеск гравитационного излучения непосредственно от тела, огибающего черную дыру и улетающего в пространство.

Если черная дыра вращается, то общее Количество излученной энергии может быть несколько больше, Чем без вращения, но того же порядка и, в общем, майо.

Спрашивается: а нельзя ли увеличить количество излучаемой гравитационной энергии, заставляя тело двигаться вокруг черной дыры по круговой орбите? Ведь тогда тело будет долго кружить, излучая энергию. Эта идея правильна. По мере излучения энергии радиус круговой орбита будет медленно уменьшаться. Вдали от черной дыры этот процесс идет очень Медленно, так как мощность излучения мала. Но по мере уменьшения радиуса орбиты процесс убыстряется. Так продолжается до тех пор, пока тело достигает границы устойчивости круговых орбит — для невращающейся черной дыры. Еще несколько оборотов — и тело сваливается в черную дыру. Сколько при этом излучается энергии за все время вращения? Полная величина оказывается Значительной — 6% от Такова энергия связи тела на границе устойчивых орбит. Это, конечно, не 100%, как в разобранном нами первом механизме, но все же заметно больше, чем при термоядерных реакциях!

Если черная дыра вращается, то полная энергия, Излученная телом при кружении в сторону вращения Черной дыры, составляет 42% от а при движении в противоположную сторону — около 4%.

Таким образом, полная энергия, излученная телом в виде граьитациойных волн, может быть велика. С точки зрения энергетики, большой трудностью является улавливание этой энергии антеннами и прёобразоваййе ее в другие виды.