Меня интересовали характеристики черной дыры, и я знаю, что у них есть масса, вращение и безумно сильная гравитационная сила. Но, насколько мне известно, практически все черные дыры обладают горизонтом событий. На самом деле, согласно Википедии и нашему другу Стивену Хокингу:
"отсутствие горизонтов событий означает, что черных дыр не существует"
Итак... делает ли это ЭД определяющей характеристикой черной дыры? Или я могу сказать, что что-то является черной дырой, если оно имеет равную гравитационную силу? Спасибо!
Все черные дыры имеют горизонт событий, но не все горизонты событий связаны с черной дырой. Если вы летите на ракете, которая разгоняется с постоянной скоростью, ваш путь следует гиперболе , которая никогда не пересекает определенную линию в пространстве-времени, называемую горизонтом Риндлера. Ни одно событие, происходящее после того, как «Риндлер Горизонт» не сможет послать какой-либо сигнал ракете — даже на скорости света она никогда не догонит. Для наблюдателя на ракете эта линия действует как горизонт событий черной дыры. Как только что-то пересечет его, вы больше никогда этого не увидите. Но для стационарного наблюдателя там ничего нет. Это просто будущее.
Что касается того, что является определяющей характеристикой, существует ряд определений . Например, один из способов определить его как область, из которой невозможно убежать в бесконечное будущее. (Поэтому горизонт Риндлера не считается, потому что оттуда легко добраться до бесконечности.) Конечно, это зависит от бесконечности Вселенной...
Проблема с определениями заключается в том, что вы, вероятно, хотите исключить такие области, как «будущее» или «вся вселенная», от которых также невозможно убежать. (И которые также содержат сингулярности.) Существуют различные другие области, которые могут быть связаны с черными дырами помимо горизонта событий, например, эргосфера. А когда черные дыры заряжены и вращаются, их внутренняя структура становится более сложной, поскольку черные дыры Керра с внутренними червоточинами могут открываться в другие вселенные помимо нашей, что делает определения еще более туманными. Довольно сложно придумать определение, охватывающее все интересующие нас случаи и исключающее все остальное.
Черная дыра — это область пространства-времени, из которой ничто не может выбраться. Не существует направления, в котором вы можете двигаться из черной дыры в точку вне черной дыры. Горизонт событий отмечает границу этой области пространства-времени. Итак, у всех черных дыр есть горизонт событий. Называете ли вы горизонт событий определяющей характеристикой или называете определяющей характеристикой область внутри горизонта событий, из которой ничто не может ускользнуть, — это вопрос предпочтения. Граница не может существовать без внутреннего содержания; интерьер не может существовать без границ.
Если что-то имеет «равную гравитационную силу», тогда у него будет горизонт событий.
Является ли горизонт событий определяющей характеристикой черной дыры?
Да, это единственное общепринятое определение.
Недостаток этого определения в том, что оно нелокально. То есть он определяет черную дыру на основе того, может ли свет уйти в бесконечность, а это означает, что вы не можете судить о ней на основе свойств пространства-времени рядом с черной дырой. Так, например, если вы выполняете численное моделирование гравитационного коллапса с образованием черной дыры, нет ничего, на что вы могли бы легко взглянуть в своем моделировании, чтобы определить, где находится горизонт событий и сформировался ли он еще.
Преимущество стандартного определения состоит в том, что для объекта, который по этому определению является черной дырой, мы можем доказать теоремы об отсутствии волос. С точки зрения наблюдений это также напрямую связано с критериями, которые мы можем использовать, чтобы определить, является ли данный объект черной дырой.
Были попытки придумать альтернативные определения: http://arxiv.org/abs/gr-qc/0508107
Или я могу сказать, что что-то является черной дырой, если оно имеет равную гравитационную силу?
Нет, это не сработает, потому что в гравитационной силе черной дыры нет ничего особенного (при условии, что вы определяете ее как гравитационное поле g на некотором фиксированном расстоянии). Например, если звезда подвергается гравитационному коллапсу в черную дыру, сила ее гравитационного поля на фиксированном расстоянии одинакова до и после коллапса. Принцип эквивалентности также говорит нам, что гравитационное поле g — не очень полезная концепция для работы с общей теорией относительности, потому что оно может иметь любое значение (включая нулевое) в зависимости от вашей системы отсчета.
Меня интересовали характеристики черной дыры, и я знаю, что у них есть масса, вращение и безумно сильная гравитационная сила. Но, насколько мне известно, практически все черные дыры обладают горизонтом событий… Значит, делает ли это ЭД определяющей характеристикой черной дыры? Или я могу сказать, что что-то является черной дырой, если оно имеет равную гравитационную силу?
В общей теории относительности гравитация черной дыры, скажем так, не является особой или уникальной. Черная дыра Шварцшильда имеет координатную (нефизическую) сингулярность на горизонте событий и гравитационную (физическую) сингулярность в центре. Приливная сила, ощущаемая частицей вблизи горизонта событий, обратно пропорциональна массе черной дыры , поэтому сверхмассивные черные дыры могут приливно разрушить звезды, которые прошли в пределах их горизонта событий, тогда как черная дыра звездной массы может разрушить звезду. вне своего горизонта событий. Черная дыра Керра отличается от случая Шва тем, что она имеет вращение/спин, что приводит к физической сингулярности в виде кольцевой структуры .
Существует множество определений черной дыры . Широко используемый/известный основан на понятии нулевой бесконечности Р. Пенроуза и С. Хокинга, которые исследовали сингулярную структуру пространства-времени, используя неполноту пути и теоремы сингулярности, которые по существу определяют черную дыру, используя ее горизонт событий и избегая трудности физической сингулярности. Сказать, что два объекта обладают «равной гравитационной силой», довольно расплывчато, поскольку это зависит от самых разных вещей: например, в большом пределе разделения гравитация медленно вращающейся звезды может быть достаточно хорошо аппроксимирована черной дырой Шва.
В астрономии с точки зрения наблюдений мы настаиваем на двух вещах:
Доказательства скоростей падения/оттока/орбиты, приближающихся к скорости света.
Доказательство того, что объект не является нейтронной звездой: обычно масса превышает самый большой теоретический предел для массы нейтронной звезды.
Горизонт — это полностью теоретическое понятие, ненаблюдаемое, если теория верна.
Йонас
трокс