Почему чёрные дыры всегда одеты

Отношение к чёрным дырам двойственное. С одной стороны уже при приближении к ним начинают проявляться трудные для понимания релятивистские эффекты. Нарастая по экспоненте они ведут к гравитационной сингулярности, – границе на которой разлетаются не только формулы, но и смыслы. Слияние физического с метафизическим вызывает большую ненависть.

С другой стороны, чёрные дыры все любят. Ибо там всё по Ньютону. Очень просто представить тело настолько массивное и плотное, что первая космическая скорость оказывается выше скорости света. Условия возникновения горизонта событий ещё в 1784 году рассчитал Джон Митчелл. Для того чтобы понять тут всё сразу и правильно, достаточно учесть, что свет – поток частиц. А это почти всём удаётся.

С третьей же стороны, вот, например, вопрос: имеет ли чёрная дыра – такая вся из себя противоречивая – температуру? И если да, то какую?

...Можно догадаться, а теперь в некоторых случаях и наблюдать, что в окружающей чёрную дыру области температура вещества, – а какое-то количество газа в пространстве есть всегда, – по мере приближения телу растёт. Частицы ускоряются в гравитационном поле. По мере того, как их скорость приближается к скорости света, температура устремляется в бесконечность. Что с точки зрения стороннего наблюдателя компенсируется бесконечным же красным смещением. Бесконечность на бесконечность даёт, как известно, неопределённость, так что, температура на сингулярности не определена. Там нет температуры. Ничего нет. Ничего, кроме чистого экзистенциального ужаса.

Однако, лицезреть сей рафинированный ужас наблюдателю – даже условному – не грозит. Сингулярность всегда скрыта за горизонтом событий. Горизонт тоже никакой температуры не имеет, но уже по причинам понятным и уважительным. Это же – горизонт. Граница, а не поверхность. Просто некий радиус, на котором космическая скорость и скорость света уравнивается.

И вот здесь – интересно. Гравитационный горизонт событий и гравитационная сингулярность не совпадают. Горизонт всегда ближе к наблюдателю, и сингулярность скрывается за ним. Как говорят астрофизики, голой сингулярность не бывает.

...В мысленном эксперименте, описывающем падение корабля на чёрную дыру, движение звездолёта по мере приближения к сингулярности замедляется, – поскольку в гравитационной яме замедляется и само время. И, как известно, падение это – с точки зрения стороннего наблюдателя – будет продолжаться вечно. Ибо сингулярность недостижима.

Но это – упрощённая картина. В отражении более детальном, в какой-то момент корабль всё-таки исчезает даже с условных радаров, уйдя за горизонт событий. Недостижимости сингулярности это не противоречит. Скорость корабля ещё не достигла скорости света (и не достигнет её). Проваливается за горизонт он чуть раньше.

Корабль ведь тоже имеет массу. И фотон излучённый в сторону наблюдателя должен вырваться из гравитационной ямы чёрной дыры, плюс гравитационной ямы корабля. Эффекты суммируются, и горизонт событий делает шаг вперёд от сингулярности. Шаг крошечный, почти нулевой, но и корабль уже размазался в кольцо фундаментальных частиц околонулевой толщины.

То же самое произойдёт, если в дыру соскользнёт другой корабль. Или звезда. Или порция галактического газа. Масса чёрной дыры возрастёт, – горизонт расширится, став больше радиуса орбиты первого корабля. Соответственно, корабль будет проглочен горизонтом, не достигнув скорости света, – а значит, за конечное время.

Так, кстати, разрешается парадокс между невозможностью для тела упасть в чёрную дыру и способностью чёрных дыр расти, поглощая вещество и увеличивая собственную массу. Поглощение достигается опережающим удалением горизонта событий.

...Гравитационная сингулярность – граница, на которой скорость падающего тела достигает скорости света, – то есть, заведомо недостижимая граница. Горизонт же событий, – вполне преодолимый для материальных объектов рубеж, из-за которого, однако, не может выбраться фотон. Так что, по поводу температуры чёрных дыр можно сказать, что она очень – хотя и не бесконечно, – велика. Но свечение их вещества не достигает наблюдателя.