Центр черной дыры — это сингулярность. По определению особенность имеет бесконечную плотность. Так как же можно описать черную дыру с другой массой или плотностью?
Хотя у нас нет квантовой теории гравитации, мы думаем, что у нас есть надежные знания о свойствах черных дыр из общей теории относительности.
Мы думаем, что нам известна так называемая « гипотеза об отсутствии волос », согласно которой черные дыры можно описать всего тремя числами: массой, зарядом и угловым моментом (то есть, насколько сильно они вращаются).
Черные дыры с разной массой отличаются размером своего горизонта событий (точки невозврата); для решения общей черной дыры в общей теории относительности ( черная дыра Шварцшильда ) зависимость является линейной :
Вдали от черной дыры пространство-время лишь немного искривлено, и многие другие вещи могут искривить его таким образом.
Это как если бы у тебя в кармане был доллар, и он лежал там долгое время, и ты не мог бы вспомнить, достался ли он тебе от твоего начальника или от твоего друга. Но доллар есть доллар.
Таким образом, у вас может быть массивная звезда или черная дыра, но издалека трудно сказать, что это такое, но вы знаете, что это кривизна. Вы могли заметить, что это своего рода кривизна, которая заставляет вас двигаться по кругу с определенной скоростью, с определенной окружностью. Поскольку вы находитесь далеко и кривизна мала, все довольно хорошо приближается к ньютоновской физике.
Таким образом, масса М будет создавать ускорение под действием силы тяжести , что для кругового движения дает , так . Теперь вы можете связать окружность с , так что если это окружность, вы получаете . И если трудно измерить (поскольку движение относительно), вы можете соотнести свою скорость к периоду по .
Таким образом .
Так, начиная с периода можно измерить (секундомером) вдали от тела, а окружность можно измерить (метровой палкой) вдали от тела, мы можем получить эту зависимость целиком из измерений, сделанных вдали от тела, где слабые поля и все такое хорошо аппроксимируется ньютоновской физикой. Таким образом, издалека мы можем сказать, насколько что-то массивно, проводя измерения издалека. Эти измерения зависят не от того, насколько плотно что-то, а от того, насколько оно массивно. Таким образом, мы можем сказать, насколько что-то массивно, по измерениям издалека. И он такой массивный, потому что искривляет пространство и время точно так же, как нечто такое массивное искривляло бы его.
Вы замечаете, что нечто является черной дырой, только когда подходите к нему очень-очень близко. Когда вы пытаетесь приблизиться к чему-то не очень плотному, вы натыкаетесь на него до того, как гравитационные эффекты станут очень сильными. Поскольку черная дыра очень плотная, это просто означает, что вы можете приблизиться к ней (и почувствовать более сильные эффекты рядом с ней), не натыкаясь на нее. Но везде можно сказать, насколько он массивен.
И масса не есть, категорически нет, сумма масс частей. Энергия взаимодействия частей имеет значение, давление имеет значение, напряжение имеет значение, многое влияет на то, насколько сильным является гравитационный эффект.
То, что центр черной дыры является сингулярностью, почти наверняка неверно, поскольку это противоречило бы квантовой механике. Как именно это выглядит, можно спросить у теории квантовой гравитации!
Независимо от того, является она сингулярностью или нет, масса определяется тем, сколько массы вы вкладываете в свою черную дыру. Следовательно, черные дыры произвольной общей массы могут существовать до тех пор, пока излучение Хокинга не вернет их к нулевой массе.
Сингулярности, вероятно, не существует, так как ОТО, вероятно, разрушается при таких масштабах размера/энергии. Когда у нас будет полное квантовое описание гравитации, мы сможем узнать, что там на самом деле.
Между прочим, та часть черной дыры, которую мы полностью понимаем, на самом деле является вакуумным решением — метрикой Шварцшильда — которая включает горизонт событий, но не массу источника. GR не знает, что происходит внутри, и заботится только об общем содержании энергии.
Плотность черных дыр не бесконечна. Некоторые черные дыры имеют плотность в миллиард раз больше нашего Солнца (например, черные дыры в центрах галактик). Есть большие и маленькие черные дыры.
Важна масса черной дыры. У всех черных дыр есть сингулярность, которая не имеет ни размера, ни пространства, ни времени. Они ломаются и становятся бессмысленными в сингулярности. Поскольку пространство бессмысленно, то и плотность тоже. Он имеет только массу. Количество материи, попавшей в черную дыру, определяет ее массу. Чем больше массы/материи у сингулярности, тем больше ее горизонт событий. Таким образом, чем больше масса черной дыры, тем она больше.
Мычащая утка