Гравитационный захват

ГРАВИТАЦИОННЫЙ ЗАХВАТ в релятивистской теории тяготения, явление захвата тяготеющим центром прилетающей из бесконечности частицы за счёт гравитационного притяжения. В ньютоновской теории тяготения гравитационный захват в задаче двух тел невозможен: частица, прилетающая из бесконечности, движется относительно тяготеющего центра по параболе или гиперболе и снова улетает в бесконечность.

В общей теории относительности гравитационный захват частицы, прилетающей из бесконечности, становится возможным, если тяготеющим центром является чёрная дыра. В этом случае, когда траектория частицы подходит достаточно близко к чёрной дыре, частица оказывается гравитационно захваченной и падает в чёрную дыру. Для нерелятивистских частиц, имеющих на бесконечности скорость v_∞ << с, сечение гравитационного захвата невращающейся чёрной ды­ры σ = 4π(c/v_∞)²r²_g (здесь r_g - гравита­ционный радиус чёрной дыры, с - ско­рость света). В другом предельном случае, когда v_∞≈ с (ультрарелятивистская час­тица), сечение захвата σ=(27/4)πr²_g.

В случае вращающейся чёрной дыры сечение захвата становится асимметричным и критический прицельный параметр, при котором ещё происходит захват, оказывается зависящим от ориентации вектора скорости частицы по отношению к оси вращения чёрной дыры.

Если массой частицы нельзя пренебречь по сравнению с массой чёрной дыры, сечение захвата увеличивается за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн. В этом случае частица переходит на вытянутую квазиэллиптическую орбиту. Дальнейшая потеря энергии частицей на гравитационное 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. М., 1971; Новиков И. Д., Фролов В. П. Физика черных дыр. М., 1986.