Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:
  • Location:

Существуют ли первичные черные дыры?

      В ходе развития любой естественной науки рождаются и гипотезы, не подтверждаемые опытом или наблюдениями. Нередко на базе таких гипотез строятся теории, становящиеся модными на многие годы. Так было с гипотезой и теориями светоносного эфира. Крест на которых поставил элегантный опыт Майкельсона и Морли в 1880-х годах.
      Деятельность по построению и пропаганде подобных гипотез и теорий, на мой взгляд, есть результат недостаточных образованности и мировоззренческой культуры их авторов и сторонников. Но в обществе ученых мужей принято не ругаться, а выражать свои сомнения и приводить контрдоводы. Так будем поступать и мы.
      В астрофизике тоже есть немало никак не обоснованных корректными наблюдениями и опытами гипотез и теорий. Таких, как космологическая инфляция, темные материя и энергия, первичные черные дыры и других. Заметки о таких гипотезах и теориях я буду помещать в рубрику "Сомнительные гипотезы и теории" моей миниэнциклопедии "Эскизы космоса". И начну эту рубрику с обсуждения вопроса о существовании первичных черных дыр.

      Наблюдениями подтверждено существование черных дыр звездных масс (от ~ 5 до 50-70 масс Солнца Мsun), ЧД промежуточных масс (от сотен до сотен тысяч Мsun), сверхмассивных ЧД (от миллионов до десятков миллиардов Мsun). Первые возникают как мумии завершивших свою эволюцию достаточно массивных звезд. Вторые и третьи возникали, судя по всему, в результате слияния ЧД звездных масс.
      Но при обсуждении гипотезы о темной материи (ТМ) в последнее время нередко говорят о ТМ в форме первичных черных дыр гораздо меньших, чем у звезд, масс, возникших на самой начальной стадии рождения Вселенной. Возникших сразу и без промежуточных стадий в до сих пор неизвестном в физике процессе. Вынужден поэтому обсудить поставленный в заголовке этого поста вопрос.

      1. О плотности вещества первичных черных дыр.
      Исходя из определения черной дыры средняя плотность вещества внутри ее гравитационного радиуса составляет:

                              ρчд = ρо(Msun/Mчд)2 г/см3,                              (1)

где Msun масса Солнца, а

                    ρо = (3/32π)×(/G)3/Msun21,85×1016 г/см3.         (2)
      И
з опыта известно, что наибольшая плотность материи в стационарном состоянии достигается в ядрах элементов конца таблицы Менделеева: ρяд ~ 3×1014 г/см3. Можно предположить, что в нейтронных звездах плотность материи под воздействием гравитации может достигать плотности вещества в нейтроне, что примерно вдвое больше: ρn ~ 6×1014 г/см3.

    Из формулы (1) следует, что средняя плотность вещества в ЧД с массой М 5,5×Msun  должна превышать плотность вещества в нейтроне. ЧД с массами М 5,5×Msun астрономы пока не обнаруживают не только напрямую, но и косвенными методами. С большими же массами их наблюдается более чем достаточно.
      Предположим, тем не менее, что ПЧД существуют. Если их масса порядка массы Земли, то средняя плотность вещества в них должна, как минимум, на 12 порядков превышать плотность вещества в нейтроне. Грамотный физик этого не поймет.
      Допустим еще раз, что ПЧД все таки существуют. И вспомним приписываемый Хокингу эффект испарения ЧД. Расчеты темпа такого испарения приводят к выводу, что ПЧД с массами менее
1015 грамм к настоящему времени должны полностью испариться (наблюдениями это утверждение не проверено). А выжившие ПЧД должны иметь среднюю плотность вещества, как минимум, почти на 40 порядков большую, чем в нейтроне. Совсем не верится в способность Всевышнего так упаковывать свои творения...

      2. Взгляд на проблему ПЧД с эволюционной точки зрения.
      Что говорит о ПЧД Википедия? Статья о ПЧД представляет собой текст типа бла-бла-бла без как-либо обоснованных конкретных цифр и мыслей. Поэтому посмотрим, что пишут о Большом взрыве как начальной стадии рождения Вселенной.

      Википедия утверждает, что в период времени от нуля до 10−43 первой секунды после Большого взрыва происходили процессы рождения Вселенной из сингулярности. И ничего не говорит о самом веществе, из коего состояла Вселенная. Но сингулярность - понятие не физическое, а лингвистическое (математическое, но математика есть язык науки). Поэтому обсуждать возможность возникновения ПЧД в 10−43 первой секунды жизни Вселенной без каких либо знаний о ее веществе не имеет смысла.
      Затем приблизительно через 10−42 первой секунды после момента Большого взрыва некий фазовый переход неизвестного физике типа вызвал экспоненциальное расширение Вселенной (ее размер увеличивался в геометрической прогрессии). Данный период получил название Космической инфляции и завершился через 10−36 первой секунды после момента Большого взрыва. При этом какой-либо информации о веществе Вселенной и его состоянии в этот период никто дать не в состоянии.
  После окончания инфляционного периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. Но уже на промежутке времени 10−34--10−32 первой секунды с момента Большого взрыва начался процесс бариогенеза - объединения кварков и глюонов в барионы.
  Кварк-глюонная плазма возникала в экспериментах на БАКе и Тэватроне и время существования сгустков такой плазмы составляло порядка 10−23 секунды. За такое время свет проходит расстояние, не превышающее размер протона или нейтрона. И из кварк-глюонной плазмы успевают возникнуть барионы. При этом никаких ЧД в этих экспериментах не возникало.
    Процесс бариогенеза в рождающейся Вселенной вряд ли мог длиться дольше. В этом случае к моменту 10−23 первой секунды после Большого взрыва плотность вещества Вселенной должна стать порядка плотности барионной (ядерной) материи, то есть, около 3*1014 грамм на кубический сантиметр (порядка 300 млн. тонн на такой кубик). А это - как раз значение плотности вещества в нейтронных звездах.
     
Таким образом, очевидного механизма рождения ПЧД в течение 10−23 первой секунды после Большого взрыва не существует.
      По завершении процесса бариогенеза почти вся масса вещества Вселенной была сосредоточена в барионах. Преимущественно в нейтронах. И в этом смысле состояние вещества Вселенной было очень похоже на состояние вещества в недрах нейтронных звезд. Достаточно хорошо изученного в теоретическом плане. И плотность этого вещества по мере расширения Вселенной продолжала падать.
      В итоге мы видим, что обосновать приемлемым образом существование ПЧД в настоящее время нам не удается. И потому будем относиться к гипотезе существования ПЧД как к весьма сомнительной...

Tags: Эскизы космоса
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo moralg march 5, 2018 03:01 46
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 30 comments

Recent Posts from This Journal