Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Обертальна чорна діра це чорна діра яка має кутовий момент та обертається навколо однієї зі своїх осей симетрії Як відом

Чорна діра, що обертається

Чорна діра, що обертається

Обертальна чорна діра — це чорна діра, яка має кутовий момент та обертається навколо однієї зі своїх осей симетрії.

Як відомо, усі небесні тіла (планети, зорі (Сонце), галактики, чорні діри) – обертаються. У загальній теорії відносності обертальна чорна діра описується за допомогою метрики Керра, яка враховує не тільки масу чорної діри, але й її кутовий момент. Обертальні чорні діри відрізняються від необертальних тим, що вони мають збільшену область навколо чорної діри, в якій можливий рух частинок з енергією та кутовим моментом, який може бути визначений за допомогою процесу Пенроуза.

image
Зображення межі Керрівської чорної діри. Зверніть увагу, що немає фізичних "поверхонь" як таких. Межі є математичними поверхнями або множинами точок в просторі-часі, які важливі для аналізу властивостей та взаємодій чорної діри.

Види чорних дір

Існує чотири відомих точних розв'язки рівнянь гравітаційного поля Ейнштейна, які описують гравітацію в загальній теорії відносності. Обертаються лише два типи: чорні діри Керра та Керра–Ньюмена. Загальноприйнято вважати, що кожна чорна діра швидко розпадається до і за теоремою відсутністі волосся, а також, за винятком , стабільні чорні діри можуть бути повністю описані в будь-який момент часу 11 параметрами:

image
Ліворуч зображена модель, де з точки зору падаючого об'єкта, занурення в обертальну чорну діру відбувається за кінцевий власний час і з дуже високою швидкістю. Праворуч модель, де з точки зору спостерігача у координатній системі, швидкість руху об'єктів, що падають до горизонту подій чорної діри,сповільнюються, наближаючись до нульової швидкості. На горизонті відносно стаціонарний об'єкт залишається на місці, тоді як об'єкти безкінечно обертаються навколо чорної діри під впливом ефекту перетягування чорної діри.
image
Орбіта з прямим напрямком руху навколо обертальної чорної діри з параметром обертання a/M=0,9.

Ці параметри представляють збережені властивості об'єкта, які можна визначити з відстані, розглядаючи його електромагнітні та гравітаційні поля. Всі інші відмінності в чорній дірі або вибігають до нескінченності, або поглинаються чорною дірою. Це обгрунтовується інформаційним парадоксом чорної діри, котрий зазначає що будь-що, що відбувається всередині горизонту подій чорної діри, не може вплинути на події за її межами.

З точки зору властивостей чорних дір можна визначити тип за наступною таблицею:

Не обертається( Дж = 0) Обертається( Дж > 0)
Не заряджена ( Q = 0) метрика Шварцшильд метрика Керра
Заряджена ( Q ≠ 0) метрика Керра–Ньюмена

Очікується, що астрофізичні чорні діри матимуть ненульовий кутовий момент, через їх формування в результаті колапсу обертальних зоряних об'єктів, але фактично електричний заряд дорівнює нулю, оскільки будь-який чистий заряд швидко притягує протилежний заряд і нейтралізується. Через це термін "астрофізична" чорна діра зазвичай зарезервований для чорної діри Керра.

Формування

Обертальні чорні діри утворюються в результаті гравітаційного колапсу масивної обертальної зорі, або в результаті колапсу чи зіткнення набору компактних об’єктів, зірок або газу, з сумарним ненульовим кутовим моментом. Оскільки всі відомі зорі обертаються, а реалістичні зіткнення мають відмінний від нуля кутовий момент, очікується, що всі чорні діри в природі є обертальними Оскільки спостережувані астрономічні об’єкти не мають значного сумарного електричного заряду, лише метрика Керра має астрофізичне значення.

Наприкінці 2006 року астрономи повідомили про оцінки швидкості обертання чорних дір у The Astrophysical Journal . Чорна діра в Чумацькому Шляху, , може обертатися 1150 разів на секунду , наближаючись до теоретичної верхньої межі.

Зв'язок з гамма-спалахами

Вважається, що під час випромінювання гамма-спалахів можна спостерігати утворення обертальної чорної діри колапсаром.

Перетворення на чорну діру Шварцшильда

Обертальна чорна діра може виробляти велику кількість енергії за рахунок енергії обертання. Це відбувається через процес Пенроуза в ергосфері чорної діри, області, розташованій безпосередньо за її горизонтом подій. У такому разі обертальна чорна діра поступово зменшується до чорної діри Шварцшильда - мінімальної конфігурації, з якої не можна далі видобути енергію, хоча швидкість обертання чорної діри Керра ніколи не досягне нуля.

Метрика Керра, метрика Керра–Ньюмена

image
Обертальна чорна діра з точки зору віддаленого спостерігача.

Чорна діра, що обертається, є розв’язком рівняння поля Ейнштейна . Є два відомі точні розв’язки, метрика Керра та метрика Керра–Ньюмена, які, як вважають, є репрезентативними для всіх розв’язків обертальної чорної діри у зовнішній області.

Поблизу чорної діри простір викривляється настільки, що світлові промені відхиляються, а світло, розташоване дуже близько, може відхилятися настільки, що кілька разів обертається навколо чорної діри. Отже, спостерігається віддалена фонова галактика (або якесь інше небесне тіло), може пощастити побачити одне й те саме зображення галактики кілька разів, хоча більш спотворене. Повний математичний опис того, як світло огинається навколо екваторіальної площини чорної діри Керра, був опублікований у 2021 році

У 2022 році було математично продемонстровано, що рівновага, знайдена Керром у 1963 році, була стабільною, а отже, чорні діри, які були рішенням рівняння Ейнштейна 1915 року, були стабільними.

Перехід стану

Обертальні чорні діри мають два температурні стани, в яких вони можуть перебувати: нагрівання (втрата енергії) і охолодження. У 1989 році Пол Девіс стверджував, що перехід між двома станами відбувається, коли квадрат відношення маси чорної діри до кутового моменту в одиницях Планка дорівнює золотому перерізу. Це твердження пізніше було визнано невірним і суперечить попереднім роботам Пола Девіса.

У масовій культурі

Чорні діри Керра широко описані у візуальному романі 2009 року Steins;Gate (також ТБ / манга ) через їхні можливості подорожувати в часі . Однак вони значно збільшені з метою оповідання. Чорні діри Керра також є ключовими для проекту «Лебедина пісня» Джо Девіса (художник) .

Дивіться також:

Список літератури

  1. Why and how do planets rotate?. Scientific American. 14 квітня 2003.
  2. (1 серпня 2019). This Is Why Black Holes Must Spin At Almost The Speed Of Light. Forbes.
  3. Robert Walty (22 липня 2019). It is said that most black holes likely have spin. What exactly is it that spins?. astronomy.com.
  4. Capelo, Pedro R. (2019). Astrophysical black holes. Formation of the First Black Holes. с. 1—22. arXiv:1807.06014. doi:10.1142/9789813227958_0001. ISBN .
  5. Hayes, Jacqui (24 листопада 2006). . . Архів оригіналу за 7 травня 2012.
  6. Koide, Shinji; Arai, Kenzo (August 2008). Energy Extraction from a Rotating Black Hole by Magnetic Reconnection in the Ergosphere. The Astrophysical Journal (англ.). 682 (2): 1124. arXiv:0805.0044. doi:10.1086/589497. ISSN 0004-637X.
  7. Cromb, Marion; Gibson, Graham M.; Toninelli, Ermes; Padgett, Miles J.; Wright, Ewan M.; Faccio, Daniele (2020). Amplification of waves from a rotating body. Nature Physics. 16 (10): 1069—1073. arXiv:2005.03760. doi:10.1038/s41567-020-0944-3.
  8. Michelle Starr (25 червня 2020). After 50 Years, Experiment Finally Shows Energy Could Be Extracted From a Black Hole.
  9. Communication, N. B. I. (9 серпня 2021). Danish Student solves how the Universe is reflected near black holes. nbi.ku.dk (англ.). Процитовано 23 липня 2022.
  10. Sneppen, Albert (9 липня 2021). Divergent reflections around the photon sphere of a black hole. Scientific Reports (англ.). 11 (1): 14247. Bibcode:2021NatSR..1114247S. doi:10.1038/s41598-021-93595-w. ISSN 2045-2322. PMC 8270963. PMID 34244573.
  11. Giorgi, Elena; Klainerman, Sergiu; Szeftel, Jeremie (19 жовтня 2022). A Researcher Shores Up Einstein's Theory With Math. Columbia University. arXiv:2205.14808.
  12. Davies, Paul C. W. (1989). Thermodynamic phase transitions of Kerr-Newman black holes in de Sitter space. Classical and Quantum Gravity. 6 (12): 1909—1914. Bibcode:1989CQGra...6.1909D. doi:10.1088/0264-9381/6/12/018.
  13. (28 лютого 2013). Black Holes and the Golden Ratio. Azimuth. Процитовано 26 липня 2019.
  14. 想定科学『Steins;Gate(シュタインズゲート)』公式Webサイト. steinsgate.jp (яп.). Процитовано 29 квітня 2020.
  15. Mark Hay (23 липня 2020). Meet the man trying to send a warning about history's worst tragedies back to 1935. Mic.
  16. Летняя школа космического искусства. Summer School of Space Art with Joe Davis. YouTube. 10 серпня 2020. оригіналу за 3 березня 2023. Процитовано 3 березня 2023.

Подальше читання

  • Misner, C. W.; Thorne, K. S.; Wheeler, J. A. (1973). Gravitation (вид. 2nd). W. H. Freeman.
  • Macvey, John W. (1990). Time Travel. Scarborough House.
  • (2007). The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton U Press.
  • Brahma, Suddhasattwa; Chen, Che-Yu; Yeom, Dong-han (2021). Testing Loop Quantum Gravity from Observational Consequences of Nonsingular Rotating Black Holes. Physical Review Letters. 126 (18): 181301. arXiv:2012.08785. Bibcode:2021PhRvL.126r1301B. doi:10.1103/PhysRevLett.126.181301. PMID 34018784.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Obertalna chorna dira ce chorna dira yaka maye kutovij moment ta obertayetsya navkolo odniyeyi zi svoyih osej simetriyi Yak vidomo usi nebesni tila planeti zori Sonce galaktiki chorni diri obertayutsya U zagalnij teoriyi vidnosnosti obertalna chorna dira opisuyetsya za dopomogoyu metriki Kerra yaka vrahovuye ne tilki masu chornoyi diri ale j yiyi kutovij moment Obertalni chorni diri vidriznyayutsya vid neobertalnih tim sho voni mayut zbilshenu oblast navkolo chornoyi diri v yakij mozhlivij ruh chastinok z energiyeyu ta kutovim momentom yakij mozhe buti viznachenij za dopomogoyu procesu Penrouza Zobrazhennya mezhi Kerrivskoyi chornoyi diri Zvernit uvagu sho nemaye fizichnih poverhon yak takih Mezhi ye matematichnimi poverhnyami abo mnozhinami tochok v prostori chasi yaki vazhlivi dlya analizu vlastivostej ta vzayemodij chornoyi diri Vidi chornih dirIsnuye chotiri vidomih tochnih rozv yazki rivnyan gravitacijnogo polya Ejnshtejna yaki opisuyut gravitaciyu v zagalnij teoriyi vidnosnosti Obertayutsya lishe dva tipi chorni diri Kerra ta Kerra Nyumena Zagalnoprijnyato vvazhati sho kozhna chorna dira shvidko rozpadayetsya do i za teoremoyu vidsutnisti volossya a takozh za vinyatkom stabilni chorni diri mozhut buti povnistyu opisani v bud yakij moment chasu 11 parametrami masa energiya M linijnij impuls P tri komponenti kutovij moment J tri komponenti poziciya X tri komponenti elektrichnij zaryad Q Livoruch zobrazhena model de z tochki zoru padayuchogo ob yekta zanurennya v obertalnu chornu diru vidbuvayetsya za kincevij vlasnij chas i z duzhe visokoyu shvidkistyu Pravoruch model de z tochki zoru sposterigacha u koordinatnij sistemi shvidkist ruhu ob yektiv sho padayut do gorizontu podij chornoyi diri spovilnyuyutsya nablizhayuchis do nulovoyi shvidkosti Na gorizonti vidnosno stacionarnij ob yekt zalishayetsya na misci todi yak ob yekti bezkinechno obertayutsya navkolo chornoyi diri pid vplivom efektu peretyaguvannya chornoyi diri Orbita z pryamim napryamkom ruhu navkolo obertalnoyi chornoyi diri z parametrom obertannya a M 0 9 Ci parametri predstavlyayut zberezheni vlastivosti ob yekta yaki mozhna viznachiti z vidstani rozglyadayuchi jogo elektromagnitni ta gravitacijni polya Vsi inshi vidminnosti v chornij diri abo vibigayut do neskinchennosti abo poglinayutsya chornoyu diroyu Ce obgruntovuyetsya informacijnim paradoksom chornoyi diri kotrij zaznachaye sho bud sho sho vidbuvayetsya vseredini gorizontu podij chornoyi diri ne mozhe vplinuti na podiyi za yiyi mezhami Z tochki zoru vlastivostej chornih dir mozhna viznachiti tip za nastupnoyu tabliceyu Ne obertayetsya Dzh 0 Obertayetsya Dzh gt 0 Ne zaryadzhena Q 0 metrika Shvarcshild metrika Kerra Zaryadzhena Q 0 metrika Kerra Nyumena Ochikuyetsya sho astrofizichni chorni diri matimut nenulovij kutovij moment cherez yih formuvannya v rezultati kolapsu obertalnih zoryanih ob yektiv ale faktichno elektrichnij zaryad dorivnyuye nulyu oskilki bud yakij chistij zaryad shvidko prityaguye protilezhnij zaryad i nejtralizuyetsya Cherez ce termin astrofizichna chorna dira zazvichaj zarezervovanij dlya chornoyi diri Kerra FormuvannyaObertalni chorni diri utvoryuyutsya v rezultati gravitacijnogo kolapsu masivnoyi obertalnoyi zori abo v rezultati kolapsu chi zitknennya naboru kompaktnih ob yektiv zirok abo gazu z sumarnim nenulovim kutovim momentom Oskilki vsi vidomi zori obertayutsya a realistichni zitknennya mayut vidminnij vid nulya kutovij moment ochikuyetsya sho vsi chorni diri v prirodi ye obertalnimi Oskilki sposterezhuvani astronomichni ob yekti ne mayut znachnogo sumarnogo elektrichnogo zaryadu lishe metrika Kerra maye astrofizichne znachennya Naprikinci 2006 roku astronomi povidomili pro ocinki shvidkosti obertannya chornih dir u The Astrophysical Journal Chorna dira v Chumackomu Shlyahu GRS 1915 105 mozhe obertatisya 1150 raziv na sekundu nablizhayuchis do teoretichnoyi verhnoyi mezhi Zv yazok z gamma spalahami Vvazhayetsya sho pid chas viprominyuvannya gamma spalahiv mozhna sposterigati utvorennya obertalnoyi chornoyi diri kolapsarom Peretvorennya na chornu diru ShvarcshildaObertalna chorna dira mozhe viroblyati veliku kilkist energiyi za rahunok energiyi obertannya Ce vidbuvayetsya cherez proces Penrouza v ergosferi chornoyi diri oblasti roztashovanij bezposeredno za yiyi gorizontom podij U takomu razi obertalna chorna dira postupovo zmenshuyetsya do chornoyi diri Shvarcshilda minimalnoyi konfiguraciyi z yakoyi ne mozhna dali vidobuti energiyu hocha shvidkist obertannya chornoyi diri Kerra nikoli ne dosyagne nulya Metrika Kerra metrika Kerra NyumenaObertalna chorna dira z tochki zoru viddalenogo sposterigacha Chorna dira sho obertayetsya ye rozv yazkom rivnyannya polya Ejnshtejna Ye dva vidomi tochni rozv yazki metrika Kerra ta metrika Kerra Nyumena yaki yak vvazhayut ye reprezentativnimi dlya vsih rozv yazkiv obertalnoyi chornoyi diri u zovnishnij oblasti Poblizu chornoyi diri prostir vikrivlyayetsya nastilki sho svitlovi promeni vidhilyayutsya a svitlo roztashovane duzhe blizko mozhe vidhilyatisya nastilki sho kilka raziv obertayetsya navkolo chornoyi diri Otzhe sposterigayetsya viddalena fonova galaktika abo yakes inshe nebesne tilo mozhe poshastiti pobachiti odne j te same zobrazhennya galaktiki kilka raziv hocha bilsh spotvorene Povnij matematichnij opis togo yak svitlo oginayetsya navkolo ekvatorialnoyi ploshini chornoyi diri Kerra buv opublikovanij u 2021 roci U 2022 roci bulo matematichno prodemonstrovano sho rivnovaga znajdena Kerrom u 1963 roci bula stabilnoyu a otzhe chorni diri yaki buli rishennyam rivnyannya Ejnshtejna 1915 roku buli stabilnimi Perehid stanuObertalni chorni diri mayut dva temperaturni stani v yakih voni mozhut perebuvati nagrivannya vtrata energiyi i oholodzhennya U 1989 roci Pol Devis stverdzhuvav sho perehid mizh dvoma stanami vidbuvayetsya koli kvadrat vidnoshennya masi chornoyi diri do kutovogo momentu v odinicyah Planka dorivnyuye zolotomu pererizu Ce tverdzhennya piznishe bulo viznano nevirnim i superechit poperednim robotam Pola Devisa U masovij kulturiChorni diri Kerra shiroko opisani u vizualnomu romani 2009 roku Steins Gate takozh TB manga cherez yihni mozhlivosti podorozhuvati v chasi Odnak voni znachno zbilsheni z metoyu opovidannya Chorni diri Kerra takozh ye klyuchovimi dlya proektu Lebedina pisnya Dzho Devisa hudozhnik Divitsya takozh Chorna dira bomba Parametr obertannya chornoyi diri Chorna dira spin flip Singulyarnist BKL rishennya sho predstavlyaye vnutrishnyu geometriyu chornih dir utvorenih gravitacijnim kolapsom Ergosfera Chorni diri Kerra yak chervotochini Proces Penrouza Singulyarnist kilcya Zoryani chorni diriSpisok literaturiWhy and how do planets rotate Scientific American 14 kvitnya 2003 1 serpnya 2019 This Is Why Black Holes Must Spin At Almost The Speed Of Light Forbes Robert Walty 22 lipnya 2019 It is said that most black holes likely have spin What exactly is it that spins astronomy com Capelo Pedro R 2019 Astrophysical black holes Formation of the First Black Holes s 1 22 arXiv 1807 06014 doi 10 1142 9789813227958 0001 ISBN 978 981 322 794 1 Hayes Jacqui 24 listopada 2006 Arhiv originalu za 7 travnya 2012 Koide Shinji Arai Kenzo August 2008 Energy Extraction from a Rotating Black Hole by Magnetic Reconnection in the Ergosphere The Astrophysical Journal angl 682 2 1124 arXiv 0805 0044 doi 10 1086 589497 ISSN 0004 637X Cromb Marion Gibson Graham M Toninelli Ermes Padgett Miles J Wright Ewan M Faccio Daniele 2020 Amplification of waves from a rotating body Nature Physics 16 10 1069 1073 arXiv 2005 03760 doi 10 1038 s41567 020 0944 3 Michelle Starr 25 chervnya 2020 After 50 Years Experiment Finally Shows Energy Could Be Extracted From a Black Hole Communication N B I 9 serpnya 2021 Danish Student solves how the Universe is reflected near black holes nbi ku dk angl Procitovano 23 lipnya 2022 Sneppen Albert 9 lipnya 2021 Divergent reflections around the photon sphere of a black hole Scientific Reports angl 11 1 14247 Bibcode 2021NatSR 1114247S doi 10 1038 s41598 021 93595 w ISSN 2045 2322 PMC 8270963 PMID 34244573 Giorgi Elena Klainerman Sergiu Szeftel Jeremie 19 zhovtnya 2022 A Researcher Shores Up Einstein s Theory With Math Columbia University arXiv 2205 14808 Davies Paul C W 1989 Thermodynamic phase transitions of Kerr Newman black holes in de Sitter space Classical and Quantum Gravity 6 12 1909 1914 Bibcode 1989CQGra 6 1909D doi 10 1088 0264 9381 6 12 018 28 lyutogo 2013 Black Holes and the Golden Ratio Azimuth Procitovano 26 lipnya 2019 想定科学 Steins Gate シュタインズゲート 公式Webサイト steinsgate jp yap Procitovano 29 kvitnya 2020 Mark Hay 23 lipnya 2020 Meet the man trying to send a warning about history s worst tragedies back to 1935 Mic Letnyaya shkola kosmicheskogo iskusstva Summer School of Space Art with Joe Davis YouTube 10 serpnya 2020 originalu za 3 bereznya 2023 Procitovano 3 bereznya 2023 Podalshe chitannyaMisner C W Thorne K S Wheeler J A 1973 Gravitation vid 2nd W H Freeman Macvey John W 1990 Time Travel Scarborough House 2007 The Galactic Supermassive Black Hole Princeton U Press Brahma Suddhasattwa Chen Che Yu Yeom Dong han 2021 Testing Loop Quantum Gravity from Observational Consequences of Nonsingular Rotating Black Holes Physical Review Letters 126 18 181301 arXiv 2012 08785 Bibcode 2021PhRvL 126r1301B doi 10 1103 PhysRevLett 126 181301 PMID 34018784

Дата публікації:
Топ