Если все звезды вращаются, то почему была разработана теория, требующая наличия невращающихся звезд?

Согласно исследованию Пенроуза, невращающаяся звезда после гравитационного коллапса превратилась бы в идеально сферическую черную дыру. Однако у каждой звезды во Вселенной есть какой-то угловой момент.

Зачем вообще заниматься этими исследованиями, если этого никогда не произойдет во Вселенной и не повлияет ли это на будущее астрофизики?

Не могли бы вы предоставить дополнительную информацию об исследовании, например, ссылку на документ об этом?
Сферические коровы без трения — тоже полезные абстракции...
Я полагаю, это решение упрощенной модели реальности в качестве первого шага? В науке это не редкость...
" Тем не менее, каждую звезду во вселенной " Вы проверили их все , не так ли?
@TripeHound Каждая звезда во Вселенной имеет абсолютное вращение как минимум нулевое.
«Все модели ошибочны, но некоторые из них полезны»
FWIW, в конце этого ответа есть график вращения 19 сверхмассивных черных дыр. Как видите, их скорость вращения составляет значительную часть скорости света.
@wizzwizz4 Ноль — это как минимум ноль.
Вы когда-нибудь решали задачу, рассматривая макроскопические объекты как точечные массы? Ни один из этих объектов не является на самом деле математическими точками, и тем не менее вы можете делать определенные предположения, игнорировать определенные детали и использовать полученную модель, чтобы понять, что происходит, и делать прогнозы — до тех пор, пока вы помните, что существуют сценарии, в которых такая модель менее применима или неприменима, потому что сделанные вами допущения больше не применимы, а детали, которые вы проигнорировали, начинают оказывать существенное влияние. Всегда есть область применимости. В науке все так.
Обычно нужно начинать с простого, прежде чем приступать к более сложным вещам. Оказывается, это вращение довольно сложно.

Ответы (5)

Подобным образом мы могли бы спросить...

Никакие балки не могут иметь длину ровно 1 метр. Никакие лучи не могут быть абсолютно прямыми. Материал, из которого состоит балка, не может быть истинно изотропным. Так зачем нам беспокоиться о расчете напряжения в прямолинейной балке длиной 1 метр, имеющей изотропный материал?

Потому что знание того, как выполнить этот расчет, является строительным блоком для выполнения более сложных вычислений.

Расчет невращающейся черной дыры также дает предельное решение. Решение для коллапса вращающейся звезды будет приближаться к этому решению по мере приближения спина к нулю.

Точно так же Ньютон сказал нам, что по мере приближения внешних сил к нулю траектория движущегося объекта будет приближаться к прямой линии. Это полезно знать, хотя в нашей Вселенной нет места, где не было бы гравитационного влияния.

Предположим, сферическая корова...
Я не уверен, что метр все еще определяется стандартом, но если да, то есть одна палка длиной ровно 1 метр (по определению). Хотя, возможно, это не совсем относится к вашей точке зрения.
+1, но очевидно ли, что невращающийся случай является предельным решением? Априори могут существовать глобальные (топологические?) эффекты, которые вступают в игру по мере того, как плотность углового момента возрастает до бесконечности непосредственно перед формированием сингулярности.
@HenningMakholm: Я могу неправильно понять вашу точку зрения (я не физик). Я имел в виду, что это предел низкого вращения, а не предел высокого вращения.
@James В очень простой «модели» размахивания руками коллапс до черной звезды также является предельным размером. → 0 , а во время коллапса угловой момент остается постоянным. Это может не очень хорошо сочетаться с нашим пределом углового момента. → 0 . (Концептуально, подумайте о лим Икс → 0 лим у → 0 арктический ⁡ ( Икс / у ) у / Икс "=" 0 против лим у → 0 лим Икс → 0 арктический ⁡ ( Икс / у ) у / Икс "=" 1 .)
@James: Я хочу сказать, что коллапсирующая звезда с низким, но ненулевым угловым моментом должна пройти фазу, когда ее плотность углового момента расходится до бесконечности во время коллапса, тогда как звезда с нулевым угловым моментом может иметь нулевую плотность углового момента во время ее полный коллапс. Это может (по крайней мере априори) привести к качественному различию, которое не учитывается ограничивающим процессом.
@HenningMakholm: Спасибо! Теперь я понимаю вашу точку зрения.

Все модели являются приблизительными, мы оцениваем модель по тому, насколько она полезна.

Понимание коллапса невращающейся звезды в черную дыру дает представление о природе гравитационного коллапса. Большая часть физики коллапса не зависит от спина. Например, формирование горизонта событий.

Модели можно уточнять, и в этом случае рассмотрение вращения приводит к дальнейшему пониманию и несферически-симметричной структуре с несколькими сингулярными горизонтами.

Все модели обязательно являются упрощениями. Но невращающаяся модель все еще полезна.

Еще одно соображение заключается в том, что физику, описывающую вращающуюся черную дыру, было гораздо сложнее разработать.

Математика, описывающая шварцшильдовскую (незаряженную, невращающуюся) черную дыру, была разработана в 1916 году . Это было расширено до заряженных невращающихся черных дыр в 1918 году ( метрика Рейсснера – Нордстрема ).

Только в 1963 году была разработана метрика Керра для незаряженных вращающихся черных дыр. Два года спустя была найдена самая общая форма — метрика Керра-Ньюмена .

Я бы не стал ждать 47 лет, пока будет разработана более точная модель черной дыры, прежде чем приступить к какой-либо значимой работе в этой области.

Также обратите внимание, что чистое решение Шварцшильда статично: оно вечно, не образовано в результате коллапса, и это единственный объект в пустой вселенной. Но это все же полезное решение, несмотря на эти неестественные упрощения.

Период вращения нашего Солнца составляет 24,47 дня на экваторе и почти 38 дней на полюсах, период вращения нашей планеты составляет 23 часа 56 минут 4 098 903 691 с . Использование уравнений Шварцшильда в любом случае не является точным.

Если бы вы использовали уравнение для невращающихся объектов для расчета времени на высоте спутников GPS (~ 20 200 км или 12 550 миль), то вы бы ошиблись на 38 636 наносекунд в день . Юлианский год определяется как 365,25 дней ровно по 86 400 секунд (базовая единица СИ), что в сумме составляет ровно 31 557 600 секунд в юлианском астрономическом году. Год по григорианскому календарю (в среднем за 400 лет) составляет 365,2425 дней.

Умножая 365,2425 x 38 636 = 14 111 509,23 наносекунды, получаем 0,0141 секунды в год. Если отклонение на эту величину вас не беспокоит, вы можете использовать более простое уравнение, например, для расчетов звезды HR 1362 , период вращения которой составляет 306,9 ± 0,4 дня.

Вы правы: все звезды вращаются. Единственная причина, по которой я могу понять, почему астрофизики производят расчеты невращающейся звезды или черной дыры, заключается в том, что это немного упрощает их расчеты. Хотя все звезды вращаются, некоторые из них вращаются намного быстрее, чем другие, и их массы также различаются, поэтому существует большая степень неопределенности, которая уменьшается при расчете для звезды, которая не вращается.

Насколько мы можем быть уверены, что все звезды вращаются? Существует множество звезд и множество возможных (теоретических) взаимодействий, которые могли бы замедлить вращение.
Еще никто не нашел. Я подозреваю, что это произвело бы сенсацию, если бы один из них был обнаружен.
@Valorum Да, я думал о столкновении звезд, когда звезды вращаются в противоположных направлениях. Если энергия вращения прямо противоположна, вы получите результат без вращения. Очень маловероятно, не совсем невозможно — значит, когда-нибудь это, вероятно, произойдет.
@LorenPechtel Вращательный импульс должен быть точно равным. Я считаю, что это совершенно невозможно.
@Valorum Потому что вероятность «нулевого» углового момента приближается к 0 намного быстрее, чем количество звезд растет с «размером выборки».
@MartinBonner - Конечно, это не обязательно должно быть точным, просто очень похоже. Звезда, столкнувшаяся с несколькими объектами, может (теоретически) в конечном итоге изменить направление вращения, что означает, что по крайней мере на какой-то момент времени вращение будет равно нулю. Ударьте его несколькими меньшими объектами, и вращение может замедлиться примерно до нуля.
@Valorum Ни у кого нет проблем с приблизительно нулем; Это очевидно. Для звезды с обратным вращением: очевидно, что «система» (звезда + ударник) имеет угловой момент в направлении, противоположном направлению движения только звезды. Звезда + ударник будут смешиваться сложным образом, поэтому я не думаю, что полезно говорить о том, что «звезда» меняет направление.
Если все звезды вращаются, то почему была разработана теория, требующая наличия невращающихся звезд?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v