Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Показана возможность существования стабильных планетных орбит внутри сверхмассивной черной дыры

Black hole planetary orbitСотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев показал, что «внутри» вращающейся или заряженной чёрной дыры существуют стабильные периодические орбиты для фотонов и других частиц.

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.

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

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. и Компьюлента.ру.

Если не ошибаюсь, автор докладывал об этих своих результатах на гравитационной конференции, которая проходила в Ульяновске в прошлом году. Один из слушателей шутливо прокомментировал их так: «Я всегда знал, что Россия находится в чёрной дыре!» :)

А если серьёзно, автор объяснил своими результатами так называемый парадокс Ферми или Великое молчание Вселенной. По его мнению, все высокоразвитые цивилизации давно переселились внутрь чёрных дыр, поэтому они нас видят, а мы их – нет.

"Могет быть, могет быть", как говорил Аркадий Райкин. В математике... Но кто бы показал возможность существования самих черных дыр, в реальности...