Qora tuynuklar va ularning tabiati

2 - Rasm
Nihoyat, agar jism qaralayotgan doiraga juda yaqin kelsa, uning orbitasi doiraga cheklanmagan aylanalardan iborat bo’ladi. Jism qora tuynuk tomonidan gravitatsion tortib olinadi va hech qachon kosmosga uchib keta olmaydi. (2b-rasm)
Agar jism qora tuynukkka yana ham yaqinlashsa, bir necha aylanma harakatlardan so’ng, yoki bir marta aylanishga ulgurmasdan u qora tuynukka qulab tushadi. Qora tuynukning tortishish maydonida parabolic tezlik ifodasi Nyuton nazariyasidagidek formal ravishda yoziladi. Biroq quyidagicha aniqlik kiritiladi.
Agar jism radius bo’ylab qora tuynukka to’g’ri harakatlansa jism qanday tezlikka ega bo’lmasin, shu jumladan paraboladan katta bo’lsa ham u qora tuynukka qulaydi. Agar jism radius bo’ylab qora tuynukka to’g’ri kelmasa, ammo uning trayektoriyasi qora tuynukka yetarlicha yaqin bo’lsa ham u qora tuynuk tomonidan tortib olinadi. Binobarin, qora tuynuk atroflaridan chiqib ketish uchun jism parabolik tezlikdan katta tezlik bilan harakatlanishi kerak.
Undan tashqari tezlik yo’nalishi bilan qora tuynukka qarab harakat yo’nalishi orasidagi _ burchak biror kritik burchak _k qiymatidan katta bo’lishi kerak. _kr bo’lganda, jism qora tuynuk tomonidan tutib olinadi, _kr bo’lganda va tezlik parabolik tezlikka teng yoki katta bo’lsa, jism qora tuynukdan uchib ketadi. _kr ning qiymati qora tuynukkacha bo’lgan masofaga bog’liq bo’ladi. 3 –rasmda tortishish konusi qora rang bilan bo’yalgan: agar parabolik tezlik vektori shu konus ichida bo’lsa, jism qora tuynuk tomonidan tortib olinadi.

3-rasm
Qora tuynukning tortishish maydoni yorug’lik nurlarining trayektoriyasini egrilaydi. Va har qanday ultrarelyativistik zarrachalar harakat trayektoriyasini ham o’zgartiradi. Qora tuynukka ular trayektoriyasi qancha yaqin bo’lsa, shuncha kuchli egrilanadi.
4a- rasmda qora tuynukdan har xil masofalarda radial yo’nalishga tik bo’lgan yorug’lik nurlarining trayektoriyalari tasvirlangan.

Nurlar uchun R=1,5 r _g radiusli kritik doiralar mavjud. Shu doiraviy trayektoriya bo’ylab qora tuynuk tomonidan ushlab turiladigan foton harakatlanishi mumkin.
Biroq bu harakat barqaror emas. Fotonning juda kichik o’zgarishi bilan u yoki qora tuynukka qulab tushadi, yoki kosmosga uchib ketadi.

Kritik doiraning mavjudligi shunga olib keladiki, cheksizlikka to’g’rilangan parametr l  l_tort  3 3/2 r _g ga ega hamma nurlar gravitatsion ravishda tutiladi. (4b- rasm)
Aylanayotgan qora tuynuk atrofida “vixrli” gravitatsion maydon bo’lishi kerak. Qora tuynukdan uzoqda u juda zaif, yaqinida esa maydon shunchalik kuchliki, sifat jihatdan yangi effektlar paydo bo’ladi.
Masalan, aylanayotgan qora tuynuk atrofida shunday soha hosil bo’ladiki, undagi hamma jismlar va fotonlar qora tuynuk atrofida harakatga chorlanadi. Bu sohaning tashqi chegarasi statiklik chegarasi deb ataladi.
Biroq statiklik chegarasi ichkarisida jismlar va fotonlar markazga yig’ilishi shart emas, ular qora tuynukka yaqinlashishi va uzoqlashishi, statiklik chegarasidan chiqishi ham mumkin. Shunday qilib, statiklik chegarasi qora tuynukdan chiqib keta olmaydigan chegara, uning gorizonti bo’lmaydi. Statiklik chegarasining chiziqli o’lchamlari r _g kattalik bilan bir xil tartibda bo’ladi. Qora tuynukning gorizonti statiklik chegarasidan ichkarida joylashgan. (5- rasm) Statiklik chegarasi gorizont qora tuynukning qutblariga tegib o’tadi.