Сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев доказал, что под горизонтом Коши чёрной дыры существуют стабильные периодические орбиты для фотонов и других частиц.

Пример стабильной периодической орбиты для частицы в невращающейся заряженной чёрной дыре. r+ и r– — горизонты событий и Коши. (Иллюстрация автора работы.)

Лауреат Нобелевской премии Субраманьян Чандрасекар выделял два типа орбит для частиц в гравитационном поле чёрной дыры: орбиты первого рода пролегают за её горизонтом событий, а второго — проникают в чёрную дыру. Г-н Докучаев в своей работе рассматривает траектории третьего рода, полностью заключённые в чёрной дыре; подобные стабильные орбиты ранее уже находили для заряженных и нейтральных частиц.

Здесь необходимо пояснить, как такие орбиты вообще могут существовать. Обычно говорят, что объект, который проник под горизонт событий, должен попасть в центральную сингулярность; для статической чёрной дыры без заряда, описываемой метрикой Шварцшильда, это действительно так, и ни о каких стабильных орбитах здесь речи не идёт. Однако в случае невращающихся, описываемых метрикой Рейснера — Нордстрёма, и вращающихся заряженных чёрных дыр (метрика Керра — Ньюмена) под горизонтом событий появляется новый горизонт — горизонт Коши. Тут пролегает граница предсказания эволюции физических полей по начальным данным во внешней Вселенной; другими словами, будущее условного космонавта, пересекающего горизонт Коши, непредсказуемо из его прошлого.

Оказывается, стабильные орбиты можно отыскать именно в той области, которая отделяет сингулярность от второго горизонта. Этим и занимался автор, более подробно, чем его предшественники, изучивший случай Рейснера — Нордстрёма для заряженных частиц и случай Керра — Ньюмена для нейтральных частиц. В последнем варианте, как выяснил г-н Докучаев, орбиты найдутся и для безмассовых фотонов.

Если чёрная дыра имеет необходимый заряд и момент количества движения, а также будет достаточно массивной, на упомянутых выше частицах — планетах — может, как уверяет российский физик, существовать жизнь. «Сингулярность предоставит планетам, скрытым от внешних наблюдателей, энергию, необходимую для жизни», — рисует фантастическую картину учёный.

Полный вариант отчёта г-н Докучаев планирует опубликовать в издании Journal of Cosmology and Astroparticle Physics; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Комментарии (3):

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.