Орбита вокруг черной дыры

Абсолютно возможно. В черной дыре нет ничего волшебного. Гравитационное притяжение черной дыры достигает такой же силы, как гравитация другого объекта той же массы.

Если вы замените Солнце черной дырой той же массы, все будет продолжать вращаться вокруг него так же, как и сейчас.

Все, что имеет массу, само обладает гравитационной силой, а черная дыра будет притягивать все, что имеет массу. Опять же, это то же самое, что наша звезда влияет на Землю, а Земля — на Луну.

Для сравнения, вот плоское пространство-время Минковского в сферических координатах:

$$\mathrm{d}s^2 = -\mathrm{d}t^2 + \underbrace{\mathrm{d}r^2 + r^2(\mathrm{d}\theta^2+\sin^2\theta\,\mathrm{d}\phi^2)}_\text{Euclidean 3-space}\text{.}$$

Источником непонимания было то, что я недостаточно ясно понимал, как работают черные дыры. Я всегда представлял их себе как «присоски», как водовороты в воде.

Это не совсем неправильно. Пространство-время Шварцшильда незаряженной невращающейся черной дыры в координатах Гульстранда-Пенлеве равно

$$\mathrm{d}s^2 = -\mathrm{d}t^2 + \underbrace{\left(\mathrm{d}r + \sqrt{\frac{2M}{r}}\,\mathrm{d}t\right)^2}_\text{suckhole} + r^2(\mathrm{d}\theta^2+\sin^2\theta\,\mathrm{d}\phi^2)\text{.}$$ Там, где оно отклоняется от обычного плоского пространства-времени Минковского, оно полностью находится в среднеквадратичном члене. Здесь координата времени $t$это не время Шварцшильда, а время, измеряемое наблюдателем, свободно падающим из состояния покоя на бесконечности. Последний бит, если он примыкает к $\mathrm{d}r^2$член, который можно получить, умножив среднюю часть, является обычным евклидовым $3$-пространство, записанное в сферических координатах.

Если вы узнаете из ньютоновской гравитации величину$\sqrt{2M/r}$, или же$\sqrt{2GM/r}$в обычных единицах, как скорость убегания, то картина действительно очень своеобразна: по словам наблюдателя, свободно падающего из состояния покоя на бесконечности, евклидово пространство втягивается в сингулярность при локальной скорости убегания. Горизонт событий — это поверхность, на которой скорость, с которой пространство «падает» со скоростью света.

Это еще одна причина, по которой звуковые черные дыры являются хорошими аналогами своих гравитационных собратьев. В звуковой черной дыре может быть настоящая «всасывающая дыра», которая высасывает жидкость с низкой вязкостью с возрастающей скоростью, превышающей скорость звука в этой жидкости. Это формирует акустический горизонт событий , который является односторонним для звука и, как ожидается, будет иметь аналог излучения Хокинга.

Соответствующая структура для заряженных черных дыр аналогична, а для вращающихся более сложна, хотя все же может быть описана как «присасывающая» с некоторой дополнительной закруткой, вращающей свободно падающих наблюдателей.

Они не притягивают силу гравитации; у них есть масса, поэтому они оказывают гравитационное воздействие на другие объекты.

Так что да, объект может бесконечно вращаться вокруг черной дыры. Тот факт, что масса, вокруг которой он вращается, называется черной дырой, не означает, что объект обречен закручиваться вокруг черной дыры.

существует доказательство того, что что-то может вращаться вокруг черной дыры. Звезда S2 вращается вокруг центральной черной дыры массой 4 миллиона солнечных в нашей галактике.

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(звездочка)

Обратите внимание: если вы обнаружите объект, вращающийся вокруг вашего целевого объекта, вы можете рассчитать массу вашего целевого объекта.

На самом деле чему-то, вращающемуся вокруг черной дыры, очень сложно упасть внутрь. По той же причине легче отправить зонд с Земли на Марс (наружу от Солнца), чем с Земли на Меркурий (внутрь). к Солнцу), а также по той же причине, по которой нецелесообразно избавляться от токсичных отходов, выбрасывая их на Солнце. Чтобы достичь Солнца, потребуется огромное количество энергии.

См. Основы космического полета для деталей.