Вращающаяся чёрная дыра — чёрная дыра, которая обладает моментом импульса, то есть вращается вокруг одной из своих осей симметрии.
Типы чёрных дыр
Известны четыре чёрные дыры, которые помогают представить решения эйнштейновских уравнений, описывающими силу тяжести в общей теории относительности. Две из них вращаются: чёрные дыры Керра и Керра — Ньюмена. Считается, что каждая чёрная дыра быстро разрушается и становится стабильной чёрной дырой и по теореме об отсутствии волос (кроме квантовых флуктуаций) стабильные чёрные дыры могут быть полностью описаны в любой момент времени этими числами:
- эквивалентность массы и энергии М
- импульс Р (три компонента)
- момент импульса J (три компонента)
- радиус-вектор х (три компонента)
- электрический заряд Q
Эти числа (суммарно их одиннадцать) представляют собой сохраняющиеся свойства объекта, которые можно определить с расстояния путём изучения его электромагнитных и гравитационных полей. Все остальные изменения чёрной дыры либо уйдут на бесконечность или будут поглощены чёрной дырой. Это потому, что всё, что происходит в пределах горизонта событий чёрной дыры не может повлиять на события вне её.
Следуя из этих характеристик, четыре вида чёрных дыр могут быть определены следующим образом:
| Невращающиеся (от J = 0) | Вращающиеся (С J > 0) | |
| Незаряженные (Q = 0) | Шварцшильда | Керра |
| Заряженные (Q ≠ 0) | Рейсснера-Нордстрема | Керра-Ньюмана |
Образование
Вращающиеся чёрные дыры образуются при гравитационном коллапсе массивных вращающихся звёзд или при коллапсе скопления звёзд или газа с общим моментом импульса отличным от нуля. Так как большинство звёзд вращается, предполагается, что и большинство чёрных дыр в природе являются вращающимися чёрными дырами. В конце 2006 года астрономы сообщили оценочные показатели скорости вращения чёрных дыр в Астрофизическом журнале. Чёрная дыра в Млечном пути, GRS 1915+105, может вращаться 1150 раз в секунду[2], не приближаясь к теоретическому верхнему пределу.
Связь с гамма-всплесками
Образование вращающейся чёрной дыры из гиперновой звезды принято рассматривать как выбросы гамма-всплесков.
Преобразования в чёрную дыру Шварцшильда
Вращающаяся чёрная дыра может производить большое количество энергии за счёт своей вращательной энергии. Это происходит через процесс Пенроуза в эргосфере чёрной дыры, область за пределами горизонта событий. В этом случае вращающаяся чёрная дыра постепенно уменьшается до Шварцшильдовской чёрной дыры — минимальной формы, от которой невозможно получить никакой энергии. Однако скорость вращения Керровской чёрной дыры никогда не достигнет нуля.
- Метрика Керра и метрика Керра — Ньюмена
Понятие вращающейся чёрной дыры является решением уравнения Эйнштейна. Есть два известных точных решения — метрика Керра и решение Керра-Ньюмена, эти решения представляют типичные вращающиеся черные дыры вне горизонта событий. Эти решения считаются репрезентативными для практически всех возможных вращающихся черных дыр и позволяют моделировать и понимать их свойства и поведение во внешнем космосе.
См. также
- Керровские чёрные дыры как червоточины
- БХЛ-сингулярность — решение, представляющее внутреннюю геометрию чёрных дыр, образованных путём гравитационного коллапса.
- Процесс Пенроуза
- Эргосфера
- Спин-флип
- Момент взрыва чёрной дыры
Примечания
- ↑ Matt Visser: The Kerr spacetime — a brief introduction. arXiv:0706.0622, Page 35 Архивная копия от 18 октября 2019 на Wayback Machine
- ↑ Black hole spins at the limit | COSMOS magazine
Дополнительная литература
- С. У. Мизнер, К. С. Торн, Дж. А. Уилер, Дж. Уилер, К. Торн, Гравитация (Физика), 2-е изд. У. Фримен, Сентябрь 1973.
- Мелия, Фульвио, Галактическая Сверхмассивная Чёрная Дыра, Принстон U Нажмите, 2007
- Маквей, Джон У., Путешествие во времени, Скарборо Дом, 1990
Эта страница в последний раз была отредактирована 21 апреля 2024 в 19:39.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.