гравитационный захват

ГРАВИТАЦИОННЫЙ ЗАХВАТ в релятивистской теории тяготения - явление захвата тяготеющим центром прилетающей из бесконечности частицы из-за чисто гравитац. эффектов.

В ньютоновской теории тяготения чисто Г. з. в задаче двух тел невозможен. Частица, прилетающая из бесконечности, имеет неотрицат. полную анергию, движется относительно тяготеющего центра по параболе или гиперболе и снова улетает в бесконечность.

В общей теории относительности Г. з. частицы, прилетающей из бесконечности, становится возможным, если тяготеющим центром является чёрная дыра. В этом случае, если траектория частицы подходит достаточно близко к чёрной дыре, частица оказывается гравитационно захваченной и падает в чёрную дыру. Для нерелятивистских частиц, имеющих на бесконечности скорость , сечение Г. з. невращающейся чёрной дыры определяется выражением:

Здесь - гравитационный радиус чёрной дыры.

В др. предельном случае, когда ультрарелятивистская частица обладает скоростью (и для лучей света), сечение захвата

Это соответствует прицельному параметру захвата

В случае вращающейся чёрной дыры выводы качественно остаются такими же, но сечение захвата становится асимметричным и критич. прицельный параметр, при к-ром ещё происходит захват, оказывается зависящим от ориентации вектора скорости частицы по отношению к оси вращения чёрной дыры. Так, для ультрарелятивистской частицы, летящей в плоскости экватора чёрной дыры, вращающейся с максимально возможной скоростью, прицельный параметр для частицы, облетающей чёрную дыру в сторону её вращения, равен , а для частицы, облетающей чёрную дыру в противоположную сторону,.

В случае, когда масса частицы не пренеорежимо мала по сравнению с массой чёрной дыры, сечение захвата увеличивается за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн. Для частицы массой т, для к-рой выполняется соотношение , где M - масса невращающейся чёрной дыры, сечение захвата, обусловленного гравитац. излучением,

В случае такого захвата частица переходит на вытянутую квазиэллиптич. орбиту. Дальнейшая потеря энергии частицей на гравитац. излучение при движении по такой орбите приводит к её падению в чёрную дыру.

Лит.: Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звезд, M., 1971; Новиков И. Д., Фролов В П., Физика черных дыр, M., 1986.

И. Д. Новиков.

   <<      Предметный указатель      >>