III. АСТРОФИЗИКА ЧЕРНЫХ ДЫР

Р. Д. Блэндфорд, К. С. Торн

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. НЕМНОГО ИСТОРИИ

Хотя первые теоретические работы, посвященные черным дырам [44, 107, 137], были мотивированы астрофизическими соображениями, до самого недавнего времени астрономы-практики не принимали черных дыр всерьез. Один из авторов (К. С. Т.) помнит предупреждение, которое он слышал, когда заканчивал Калифорнийский технологический институт в конце 50-х годов, — что ОТО, вероятнее всего, не нужна в астрономии, за исключением ситуации «большого взрыва». «Все звезды, по-видимому, теряют достаточно много массы в процессе своей эволюции, — говорил профессор астрономии, — чтобы оказаться ниже чандрасекаровского предела и тем самым избежать гравитационного коллапса — судьбы, предсказанной в работе Оппенгеймера».

Такая позиция господствовала среди астрономов до тех пор, пока два открытия не потрясли оснований астрономии. Первым было открытие квазаров [177] с их гигантским энерговыделением, которое наводило на мысль о гравитационном коллапсе как движущем механизме. Вторым было открытие пульсаров [81] и приведенные год спустя свидетельства в пользу того, что их энергетика и пульсации излучения обеспечиваются вращающимися нейтронными звездами, которые, по-видимому, образовались при взрывах Сверхновых [49, 69, 146]. Реакция астрономов на эти открытия характеризуется случаем с одним известным астрофизиком, который в начале 60-х годов спрашивал: «Сколько ангелов могут сегодня танцевать на макушке нейтронной звезды?» и который в конце 60-х и начале 70-х годов приступил к астрофизическому исследованию не только нейтронных звезд, но также и черных дыр.

Некоторые (но не все!) астрономы так хотят теперь верить в черные дыры, что только и слышно, как черные дыры предлагаются в качестве deus ex machina почти в каждом случае открытия нового

таинственного наблюдаемого явления — от двойного рентгеновского источника Cygnus Х-1 и других рентгеновских источников [28, 215] до ситуации с нехваткой солнечных нейтрино [48, 193], до загадки недостающей массы, требуемой для стабилизации спиральных галактик [91, 141], для связывания скоплений галактик (см., например, [153]) или даже замыкания Вселенной (например, [38, 202]), до падения в прошлом веке Тунгусского метеорита [92] и до исчезновения судов в Бермудском треугольнике (см., например, [19]). Дело приняло столь одиозный характер, что возникла насущная необходимость отделить правдоподобные гипотезы, касающиеся роли черных дыр, от неправдоподобных.

Сейчас в астрофизике черных дыр имеется достаточно тесное взаимодействие между теорией и наблюдениями. Это не всегда было так. Пионерские работы Лапласа [107] и Оппенгеймера и Снайдера [137] были очень мало стимулированы наблюдательной астрономией. Впоследствии, в конце 50-х и начале 60-х годов, без каких-либо наблюдательных данных Уилер [219, 220] побуждал своих коллег-физиков рассматривать гравитационный коллапс и возникающую сингулярность как «один из величайших кризисов всех времен» для фундаментальной физики. Возможно, именно благодаря влиянию Уилера астрофизики, когда были открыты квазары, сразу стали искать объяснение в гравитационном коллапсе. И в последующем интеллектуальном брожении астрофизики начали спрашивать себя, каких других наблюдательных проявлений можно было бы ожидать от сколлапсировавших объектов. С этого и началась современная эра астрофизики черных дыр с ее наблюдательно-теоретическими связями, хотя термин «черная дыра» был придуман еще Уилером [221].