ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И КВАНТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В НИХ 475 ство, разогреваясь, становится источником сильного рентгеновского излучения с очень специфическими характеристиками. То же самое происходит, если черная дыра является соседом обычной звезды, образуя вместе с последней двойную систему. В этом случае черная дыра перетягивает в себя вещество соседа и может стать рентгеновским источником, обладающим периодически изменяющимся излучением. Период изменения интенсивности совпадает с периодом обращения чертюй

more »

... ры вокруг звезды. Обнаружение рентгеновского источника в созвездии Лебедя, входящего в состав двойной системы, изучение его свойств и свойств видимой компоненты позволили заключить, что обнаружена черная дыра *). Таким образом, в настоящее время представление о черных дырах как застывших «мертвых» образованиях сменилось представлением о них как об очень активных объектах во Вселенной. В связи с этим, естественно, появился дополнительный интерес к более подробному изучению взаимодействий (как классических, так и квантовых), в которых могут участвовать черные дыры. При подобном изучении выяснился ряд интересных и довольно своеобразных моментов. Оказалось, в частности, что хотя черная дыра обладает массой и, следовательно, внутренней энергией, извлечь полностью эту энергию невозможно. Из одиночной вращающейся черной дыры можно извлечь только ту часть ее энергии, которая связана с вращением. Из невращающейся черной дыры можно извлечь некоторую энергию, только приведя ее во взаимодействие с другой черной дырой **). Эти положения,'как и целый ряд других, являются следствиями общей теоремы, доказанной Хоукингом 5 > 6 , утверждающей, что в никаких классических процессах площадь поверхности черной дыры не может уменьшиться. Наряду с черными дырами, возникающими при коллапсе звездных объектов, возможно существование и черных дыр, образующихся из неоднородностей вещества на раннем этапе развития Вселенной. Подобные черные дыры называют первичными или реликтовыми. Первичные черные дыры могут обладать массой гораздо меньше массы Солнца. (О первичных черных дырах рассказывается в последних разделах статьи). Если учесть, что напряженность статического гравитационного поля на поверхности черной дыры имеет порядок к ~ GMlRg ~ c^IGM и крайне велика для черных дыр малой массы, то, естественно, возникает вопрос о возможности квантовых явлений рождения пар в этом сильном статическом поле. Особенно важно выяснить, не приводят ли квантовые процессы рождения пар в гравитационном поле черной дыры к каким-либо наблюдаемым эффектам ***). Даже если подобные процессы очень слабы, *) В нашей статье мы не будем далее касаться свойств аккрецируемого вещества, строения аккреционных дисков и детальных свойств излучения, позволивших идентифицировать черную дыру, так как обо всем этом можно подробно прочитать в статье Торна 4 . **) Это напоминает ситуацию, возникающую при рассмотрении термодинамических систем. Закон возрастания энтропии запрещает возможность полного превращения внутренней энергии термодинамической системы в работу и позволяет частично извлекать эту энергию, используя две системы с разной температурой. В физике черных дыр роль, аналогичную энтропии в термодинамике, выполняет площадь поверхности черной дыры. Более детально об этой аналогии речь пойдет в соответствующих разделах статьи. "**) По-видимому, уместно сразу подчеркнуть, что здесь и далее речь идет о квантовых процессах, происходящих во внешнем классическом гравитационном поле. В принципе, возможны также и другие квантовые эффекты, возникающие из-за квантовой природы самого гравитационного поля. Однако, по всей видимости, эти эффекты могут оказаться существенными только в том случае, когда радиус кривизны пространства-времени (в случае черной дыры -ее размер) становится сравнимым с характерной квантово-гравитационной (планковской) длиной 1 ил = '[/hG/c 3 = 1,6-lO" 33 см.