Как сингулярность может вращаться?

Итак, я слышал, что все наблюдаемые черные дыры в той или иной степени вращаются . Но если она имеет нулевой радиус, как вообще может вращаться сама черная дыра? Или это просто вращается весь мусор внутри горизонта событий? Может быть, он вращается с бесконечной угловой скоростью и конечным угловым моментом? Пожалуйста, объясните, как это работает.

Какой хлам? Все, что пересекает горизонт событий , должно очень быстро упасть в центр ЧД . Мы не знаем, на что похоже ядро ​​ЧД, нам нужна КГ-теория (квантовая гравитация), чтобы говорить об этом, и, конечно, даже когда (если) у нас есть КГ-теория, мы никогда не сможем наблюдать за тем, что происходит непосредственно внутри горизонта событий, нам нужно будет использовать другие доказательства для проверки QG.
Все, что мы наблюдали во Вселенной, вращалось. Коллапсирующая звезда вращается, и угловой момент должен сохраняться, поэтому черная дыра тоже должна вращаться (что мы также наблюдали). Научное сообщество, вероятно, было бы очень удивлено, обнаружив что-то, что не вращается, и первой реакцией было бы проверить инструменты и данные.
Мне было интересно, если он вращается, не должна ли угловая скорость быть практически бесконечной, поскольку момент инерции должен быть равен 0? Имеет смысл иметь угловой момент, потому что его нужно сохранить, но этот нулевой момент инерции меня беспокоит.
@Mick «угловой момент должен сохраняться» - когда черная дыра испаряется, угловой момент НЕ сохраняется. Хокинговское излучение выходит прямыми линиями.
@Benjamin Вы, конечно, знаете, что есть три фундаментальные величины, которые сохраняются в ньютоновской механике, и соотношение энергия-импульс в релятивистской физике? Испускается ли излучение Хокинга или нет, и распространяется ли оно по прямым линиям или нет, не имеет отношения к фундаментальному предположению о сохранении.

Ответы (3)

Есть несколько решений общей теории относительности, которые допускают несколько разных типов черных дыр. «Нормальная» черная дыра, о которой говорят большинство людей, с точечной сингулярностью нулевого объема, известна как черная дыра Шварцшильда . Если черная дыра вращается, решение Шварцшильда больше не применимо, и вы говорите о другом типе черной дыры. Этот новый тип называется черной дырой Керра (другие типы включают дыру Рейсснера-Нордстрема и Керра-Ньюмана ).

В черной дыре Керра сингулярность в центре по-прежнему имеет нулевой объем, но уже не является точкой. Вместо этого это диск нулевой высоты, часто называемый кольцевой особенностью или «кольцевой особенностью». Тогда угловой момент вращающейся черной дыры равен угловому моменту вокруг оси вращения, проходящей через это кольцо.

Прошу прощения за мое невежество, но есть кое-что, что меня всегда беспокоило. Я думаю, что это было объяснено мне, но я не могу вспомнить.
Продолжение комментария выше: если вы используете аналогию с вращающимся конькобежцем и сохранение углового момента, мне кажется, что вращающийся объект, становящийся все меньше и меньше, достигнет точки, в которой скорость вращения тангенциальной поверхности приблизится к c. Я думаю, что это ограничит размер объекта, прежде чем он станет сингулярностью.
@JackR.Woods старый комментарий, но забавный вопрос. Поскольку мне нравятся сферы, считай Землю не фигуристкой. Если уменьшить Землю до ее радиуса Шварцшильда, она станет черной дырой. Но если вы сохраняете угловой момент, каждый раз, когда вы уменьшаете радиус Земли на 1/2, вы увеличиваете ее скорость вращения на 4, чтобы сохранить угловой момент. Если вы уменьшите Землю достаточно - примерно до 10 метров, согласно Ньютону, Земля теперь будет вращаться со скоростью света на экваторе. Это, конечно, смешно, но это идея. Момент импульса либо уходит куда-то (в кольцо)
@JackR.Woods, или он каким-то образом рассеивается, и черная дыра не имеет углового момента. Никто не знает, что происходит на самом деле, но есть модели, в которых черная дыра сохраняет угловой момент, а сингулярность представляет собой кольцо, точно так же, как есть модели кольцеобразных планет, гравитационно устойчивых (но они могут не существовать в реальности), потому что концентрации масс может дестабилизировать планету-кольцо в бинарную планету. io9.gizmodo.com/… Это не означает, что кольцевые сингулярности существуют, но математически они работают.

Не думайте о сингулярности как об объекте, состоящем из материи. Черная дыра — это вакуумное решение уравнений относительности. Это означает, что внутри черной дыры ничего нет .

Черная дыра не содержит материи, но имеет массу. Массу черной дыры можно наблюдать по искривлению пространства-времени вокруг черной дыры. У нее также есть угловой момент, из-за чего пространство-время вокруг вращающейся черной дыры смещается. Это странно. Но это то, что предсказывает теория относительности, и ее предсказания хорошо подтверждаются наблюдениями.

В черной дыре нет объекта посередине, вращается само пространство-время.

Я не уверен, что вообще согласен с этим. У вас есть источники, подтверждающие это?
Я полагаю, спорным моментом является то, что «внутри черной дыры ничего нет». Это следствие того, что метрика Керра является вакуумным решением . Метрика Керра обсуждается у Керра , где отмечается, что «это многообразие является плоским Риччи, Rab = 0, и поэтому удовлетворяет вакуумным уравнениям поля Эйнштейна». Метрика имеет несколько особенностей (кольцевых особенностей). Это не материя, это не объекты, это сингулярности в гравитационном поле. Нет вращающегося объекта.
Такой интерпретации я еще не слышал. Насколько я понимаю, сингулярность — это точка, в которой ОТО разрушается, а также в которой физически существует вся материя. Не будет неправильным сказать, что наличие этой материи в сингулярности противоречит тому факту, что это вакуумное решение, просто потому, что сингулярность не является частью решения, она не может быть обусловлена ​​ее бесконечной природой. Поэтому люди говорят, что вся масса сосредоточена в сингулярности. Мне бы очень хотелось, чтобы источник говорил, что масса находится в пределах кривизны пространства-времени, если он у вас есть.
Я думаю, что представление о том, что сингулярность находится «там, где находится материя», приводит к неверным представлениям, подразумеваемым в таких вопросах, как astronomy.stackexchange.com/questions/19734/… В конце концов, если масса в сингулярности создает гравитацию, как эта гравитация выбраться из черной дыры? Источник, на который я ссылался, отмечает, что изображения черных дыр предполагают вымышленное пространство Минковского внутри черной дыры. Это полезный вымысел, но, конечно, реальная форма пространства-времени искривлена, и поэтому ее нелегко нарисовать.
Сингулярность не является частью пространства-времени, это не «место» или «время», поэтому материя не может быть «там», потому что сингулярность не является «там».
Хм. Да, черная дыра Шварцшильда — это чисто вакуумное решение уравнений поля ОТО, но это довольно искусственная сущность. Он вечен, значит, он не образовался в результате гравитационного коллапса материи, и он полностью изолирован: в его вселенной нет ничего другого. (И, конечно же, у него нет спина). Итак, это очень простая модель физической черной дыры. OTOH, у нас пока нет полностью работающей теории квантовой гравитации, поэтому мы не можем полностью ответить на вопрос об окончательной судьбе материи, попадающей в ЧД, ни во время ее образования, ни позже.
(продолжение) Мы можем сказать, что такая материя быстро падает в центр, но мы не знаем, что происходит, когда она туда попадает. Мы можем быть достаточно уверены в том, что ядро ​​ЧД крошечное, меньше атома, и что квантовые эффекты , вероятно, препятствуют образованию математической сингулярности. И то, что там происходит , должно быть довольно странным, поскольку исключение Паули затрудняет размещение большого количества фермионной материи в таком маленьком пространстве. ;)

Один из способов думать о черной дыре состоит в том, что это то, что остается, когда некоторая материя (или энергия) коллапсирует до такой степени, что формируется горизонт событий. После этого никакая информация не может выйти за горизонт событий, поэтому то, что происходит внутри, не влияет на остальную вселенную. Внешне видимые свойства черной дыры (в основном гравитационное поле за пределами горизонта событий) сохраняются с тех пор (это то, что мы имеем в виду, говоря, что это вакуумное решение уравнений поля)

Если материя, которая разрушилась, имела угловой момент, этот факт отражается в гравитационном поле и (среди прочего) будет тянуть близлежащую материю вокруг горизонта событий. Именно об этом мы говорим, когда говорим, что черная дыра вращается. Точнее сказать, что его гравитационное поле вращается, а еще точнее сказать, что гравитационное поле просто соответствует керровскому решению уравнений Эйнштейна.

То, что на самом деле происходит внутри горизонта событий, (в прямом ОТО, а не в квантовой гравитации) мы никогда не сможем узнать напрямую. GR позволяет нам предсказать некоторые из них, но мы никогда не сможем проверить эти предсказания, и есть вещи, о которых GR умалчивает.

Как сингулярность может вращаться?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v