қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
572
573
өлшемге дейін сығылуының нәтижесінде пайда болған ғарыштық нысан (объект).
Ғаламда қара апанның болу мүмкіндігі жайлы болжам жалпы салыстырмалық
т е о р и я ( ЖС Т ) негізінде тұжырымдалған. ЖСТ бойынша аспан денесінің
өлшемі r
g
радиусына жуықтаған кезде тартылыс күші шексіздікке ұмтылады.
Бірақ та сығымдалуға қарсылық көрсететін r
g
радиусымен сипатталатын серпім-
ділік күші заттың тіптен аз көлеміндегі өте жоғары тығыздығы кезінде шекті
қалпынан өзгермейді. Сондықтан гравитациялық радиус өлшемдеріне жет-
кен дененің заттары орталық жаққа қарай үздіксіз сығылуы тиіс (
релятивтік
гравитациялық қирауға ұшырауы тиіс). Қара апанның пайда болуының бір жолын
жұлдыздардың эволюциясы көрсеткен. Қойнауындағы термоядролық энергия көзі
сарқылған жұлдыз қ а р а а п а н ғ а айналуы мүмкін. Массасы М>М
кризистік
= 1,5–3
Күн массасына тең болатын жұлдыздардың ішкі қысым күштері гравитациялық
күштерге қарсы тұра алмайды. Жұл-
дыздық заттар орталыққа қарай лап
беріп, іс жүзінде еркін түсу уақы-
ты кезінде гравитациялық радиус-
қа теңеледі де жұлдыздарда гравита-
циялық «өздік тұйықталу» баста-
лады. Беттері r
g
радиусты сфераға
(Щварцшильдік сферасына) жет-
кен жұлдыздарда Шварцшильдік
сфера шегінен ешқандай сигналдар
(жарықтық, бөлшектік) тысқары шыға
алмайды және сыртқы бақылаушыға
жете де алмайды. Жарық сыртқа шы-
ға алмайтын аймақтың шекарасы қа-
ра апанның көкжиегі деп аталған. Егер қираған жұлдыз зарядталған болса,
қара апанның сыртқы көрінісінің сақталуы, оның гравитациялық өрісіне, айналу
моментіне және электр зарядына байланысты. Қара апанның гравитациялық өрісі
шалғай қашықтықта әдетте жұлдыздардың өрістерінен айырмашылығы жоқ және
қара апанмен өзара әсерлесуші өзге денелердің қозғалысы Ньютон механикасының
заңдарына бағынады. Қара апанның маңайындағы гравитациялық өрістің сипаты
ЖСТ бойынша анықталады. Айналатын қара апанның гравитациялық өрісінің
бірқатар ерекшеліктері бар (
Керр өрісі). Қара апанның көкжиегінен тысқары ерек-
ше аймақ – эрго с фера (грекше «ергон – жұмыс») болады. Эргосфераға түсетін
зат міндетті түрде қара апанның төңірегінде айналатын болады. Эргосфераның
Қара апаннан алыста (тартылыс өрісі әлсіз
қашықтықта) парабола немесе гипербола
траекториясымен қозғалатын дененің жыл-
дамдығы жарық жылдамдығынан аз болса, ол
қара апанның төңірегінде дөңгелек орбитамен
(а) айналып, ақыр соңында қара апанға құлап
түседі (б)
қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
574
575
болуы қара апанның айналу энергиясын жоғалтуына әкеп соқтырады. Бұл жайт,
мысалы, кез келген дене эргосфераға ұшып келгенде екі бөлікке ажырайды, оның
бір бөлігі қара апанға түсуін жалғастыра берсе, ал екінші бөлігі эргосферадан ай-
налыс бағыты бойынша ұшып шығады.
Осы ұшып шыққан бөліктің энергиясы
белгілі бір жағдайда дененің бастапқы
энергиясынан артық болады.
Осылайша қара апан оның эргос-
ферасында жұп бөлшек (бөлшек және
антибөлшек) пайда болған кезде энер-
гиясын жоғалтады, егер оның біреуі
қара апанға жұтылса, екіншісі эргос-
ферадан тысқары ұшып шығады. Қара
апан айналу энергиясын тек эргос-
ферадан ұшып шығатын бөлшектер
арқылы ғана жоғалтпайды, сонымен
қатар сыртқы электрмагниттік және
гравитациялық сәулелер асасәулеленулік
шашырау үрдістерімен (процестерімен)
де жоғалтады. Қара апанның энергетикалық шығыны оның айналу моментінің
толық энергиясынан 29% кемуіне (яғни 0,29 Мс
2
) тәуелді болады.
Жоғарыда айтылған үрдістер тек айналатын қара апанның айналасында жүзеге
асады. Айналу болмайтын жағдайда көкжиектің болуы қара апанға таяу оның
гравитациялық өрісі есебінен бөлшектер мен антибөлшектердің тууының кванттық
- механикалық үрдісіне әкеп соқтырады.
Осының нәтижесінде қара апан Т
э
= 10
–26
/М (Кельвин өлшемімен) температуралы
абсолют қара дене ретінде сәуле шығаруы тиіс. Қара апанның осы сәуле шығару
тәсілін 1974 жылы ағылшын физигі Стивен
Хокинг (1942 ж.т.) қарастырған. Қара
апанның қара денелік сәулесі аз, себебі Т
э
аз (М = 3 Күн массасы Т
э
~ 10
–7
К). Сәуле
шығару есебінен қара апанның үлкен массасы өте баяу түрде кемиді. М-нің (яғни
массаның) кемуіне байланысты қара апанның температурасы жоғарылайды, оның
«булану» үрдісі үдейді, қопарылыспен аяқталып, түгелдей жойылуы мүмкін. Те-
ория
жұлдыздардың эволюциясы кезінде пайда болған қара апаннан өзгедей
құрылымдар туралы да қарастырған. Олар Ғаламның дамуының ерте кезеңінде
пайда болған (ыссы және асатығыз) құрылымдар. Осы алғашқы реттік 10
15
г мас-
садан кіші қара апандар біздің заманымызға дейінгі кезеңде буланып кетсе керек,
ал өте үлкен массалылары ғана іс жүзінде өзгермей қалуы тиіс болатын.
Осы заманғы түсінік бойынша көгілдір
асқыналып жұлдыздың (1) шоқысынан (2)
заттар қара апанға (3) «
сорылады». Қара
апанның өлшемдері кіші болуы себепті алып
жұлдыздан сорылатын заттар оған тез
«құйыла» алмайды. Әлгі заттар ең алдымен
сығылып күшті қызады да рентген сәулесінің
көзіне айналады.
