A sötét csillag egy hipotetikus csillagászati objektum , amelynek akkora tömege van , hogy számára a második kozmikus sebesség megegyezik a fénysebességgel, vagy meghaladja azt, de ugyanakkor a newtoni mechanika keretei között írják le . Ennek az objektumnak a felületéről érkező bármely sugárzás a második kozmikus sebesség nagysága miatt „csapdába esik”, és így ez az objektum „sötét”, azaz nem különböztethető meg semmilyen tartományban, amellyel kapcsolatban a név keletkezett. A fekete lyukakkal ellentétben a sötét csillagokat meglehetősen stabilnak tekintik (nem hajlamosak a gravitációs összeomlásra )
A sötét csillagok létezésének első elméleti igazolását John Michell angol pap és csillagász terjesztette elő Henry Cavendishnek írt levelében 1783-ban ( a londoni királyi társaság 1784-ben publikálta) [1] . Michell kiszámította, hogy ha egy csillag felszínén a második kozmikus sebesség egyenlő vagy nagyobb, mint a fénysebesség, akkor az égitest által kibocsátott fény egy gravitációs csapdába esik, és az ilyen csillagok megfigyelhetetlenné válnak.
Michell ötlete az ilyen „láthatatlan” csillagok számának kiszámítására a 20. századi csillagászok munkáját előrevetítette: felvetette, hogy bizonyos számú kettőscsillagban az egyik összetevő csak egy „sötét csillag” lehet, és a tömeg ismeretében. kettőscsillagokból kiszámítható a láthatatlan komponensek elhelyezkedése. Ez statisztikai alapot adna a csillagrendszerekben esetleg jelen lévő más típusú láthatatlan csillaganyag mennyiségének kiszámításához.
Michell azt is javasolta, hogy a jövő csillagászai meghatározhassák a gravitációs erőt a csillagok felszínén, nyomon követve, hogy a csillag fénye mennyire tolódik el a spektrum végére , előrevetítve A. Einstein 1911 -es gravitációs eltolódási megfontolását. Ugyanakkor Michellnek a spektrális eltolódás irányára vonatkozó jóslatai tévesek voltak (hivatkozott I. Newton munkájára , aki úgy vélte, hogy a nagyobb tömegű részecskék hosszabb hullámhosszokhoz kapcsolódnak).
1796-ban Pierre-Simon Laplace francia matematikus és csillagász , Michelltől függetlenül, ugyanezt a gondolatot fogalmazta meg a sötét csillagokkal kapcsolatban Exposition of the System of the World című munkájában. A sötét csillagok gondolatát azonban eltávolították a könyv későbbi kiadásaiból; nyilvánvalóan a fény hullámelméletének kidolgozásával kapcsolatos , amely szerint a fényt tömeg nélküli hullámnak tekintették, ezért független a gravitációs erőtől .
Sötét csillagok esetében, mint a fekete lyukak esetében, a második kozmikus sebesség egyenlő vagy nagyobb, mint a fénysebesség, és a kritikus sugár R ≤ 2M. Mindazonáltal egy sötét csillag képes közvetett sugárzást kibocsátani - a külső sugárzás és a kozmikus részecskék elérhetik az r = 2M kritikus felületet, és kölcsönhatásba léphetnek azon túli részecskékkel, vagy gyorsulást kaphatnak más objektumokkal való véletlenszerű találkozásból. A sötét csillag így "látogató részecskékből" megritkult atmoszférát képez maga körül, és ez a kísérteties halo fényt bocsáthat ki, bár halványat.
A fekete lyukak a modern elképzelések szerint másfajta sugárzást képesek kibocsátani, mint a sötét csillagok – Hawking -sugárzást jósoltak 1974-ben [2] . A sötét csillag által kibocsátott közvetett sugárzás összetételétől és szerkezetétől függ; Hawking sugárzása a no-hair tétel szerint csak a fekete lyuk tömegétől, töltésétől és szögimpulzusától függ [3] , bár az információs paradoxon ezt kétségbe vonja.
A newtoni mechanika apparátusa leírja a fény gravitációs eltérítésének nagyságát ( Newton , Cavendish , Soldner ), míg az általános relativitáselmélet ennek a nagyságrendjének kétszeresére jósol. A különbség a téridő görbület további hozzájárulásával magyarázható a modern elméletekben: míg a newtoni gravitáció analóg az általános relativitáselmélet görbületi tenzorának téridő komponensével , addig a görbületi tenzor tisztán térbeli komponenseket is tartalmaz, és mindkét görbületi forma hozzájárul a teljes eltérés.