Кольцевая особенность
Кольцевая особенность или кольцевость — это гравитационная особенность вращающейся черной дыры или черной дыры Керра , имеющей форму кольца. [1]
Описание кольцевой особенности
[ редактировать ]
, когда сферическое невращающееся тело критического радиуса коллапсирует под действием собственной гравитации Согласно общей теории относительности , теория предполагает, что оно схлопнется в 0-мерную единственную точку. Это не относится к вращающейся черной дыре ( черной дыре Керра ). У жидкого вращающегося тела распределение массы не является сферическим (оно имеет экваториальную выпуклость ) и обладает угловым моментом . точка не может поддерживать вращение или угловой момент Поскольку в классической физике (общая теория относительности является классической теорией), минимальная форма особенности, которая может поддерживать эти свойства, вместо этого представляет собой двумерное кольцо с нулевой толщиной, но ненулевым радиусом, и это называется как кольцевость или особенность Керра.
вращающейся дыры Эффекты перетаскивания , описываемые метрикой Керра , приводят к тому, что пространство-время вблизи кольца искривляется в направлении движения кольца. Фактически это означает, что разные наблюдатели, помещенные вокруг черной дыры Керра, которых просят указать на видимый центр тяжести дыры , могут указывать на разные точки кольца. Падающие объекты начнут приобретать угловой момент от кольца еще до того, как они фактически ударятся о него, и путь перпендикулярного луча света (первоначально идущий к центру кольца) будет изгибаться в направлении движения кольца, прежде чем пересечься с кольцом.
Проходимость и нагота
[ редактировать ]Наблюдатель, пересекающий горизонт событий невращающейся и незаряженной черной дыры ( черной дыры Шварцшильда ), не может избежать центральной сингулярности, которая лежит на будущей мировой линии всего, что находится на горизонте. Таким образом, невозможно избежать спагеттификации приливными силами центральной сингулярности.
Это не обязательно верно для черной дыры Керра. Наблюдатель, попадающий в черную дыру Керра, может избежать центральной сингулярности, умело используя внутренний горизонт событий, связанный с этим классом черных дыр. Это делает это теоретически (но вряд ли практически) [2] Черная дыра Керра может действовать как своего рода червоточина , возможно, даже проходимая червоточина. [3]
Сингулярность Керра как «игрушечная» червоточина
[ редактировать ]Сингулярность Керра также можно использовать в качестве математического инструмента для изучения «проблемы линии поля» червоточины. Если частица проходит через червоточину, уравнения непрерывности электрического поля предполагают, что силовые линии не должны разрываться. Когда электрический заряд проходит через червоточину, кажется, что линии поля заряда частицы исходят из входного отверстия, а выходное отверстие получает дефицит плотности заряда из-за принципа Бернулли . (Что касается массы, входное отверстие получает плотность массы, а выходное отверстие получает дефицит плотности массы.) Поскольку сингулярность Керра обладает той же особенностью, она также позволяет изучить этот вопрос.
Существование кольцевых особенностей
[ редактировать ]Обычно ожидается, что, поскольку обычный коллапс до точечной сингулярности в рамках общей теории относительности включает в себя произвольно плотные условия, квантовые эффекты могут стать значительными и предотвратить образование сингулярности («квантовый нечеткий туман»). Без квантовых гравитационных эффектов есть веские основания подозревать, что внутренняя геометрия вращающейся черной дыры не является геометрией Керра. Внутренний горизонт событий геометрии Керра, вероятно, нестабилен из-за бесконечного синего смещения падающего излучения. [4] Это наблюдение было подтверждено исследованием заряженных черных дыр, которые демонстрировали аналогичное поведение «бесконечного синего смещения». [5] Несмотря на то, что было проделано много работы, реалистичный гравитационный коллапс объектов во вращающиеся черные дыры и возникающая в результате геометрия продолжают оставаться активной темой исследований. [6] [7] [8] [9] [10]
См. также
[ редактировать ]Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Торн, Кип , Черные дыры и искажения времени: возмутительное наследие Эйнштейна , WW Norton & Company; Репринтное издание, 1 января 1995 г., ISBN 0-393-31276-3 .
- Мэтт Виссер , Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга (AIP press, 1995)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сукис, Пол (1999). Приподнимая научную завесу . Роуман и Литтлфилд . п. 533 . ISBN 978-0-8476-9600-0 .
- ^ Рой Керр: Вращающиеся черные дыры (лекция в Кентерберийском университете, тайм-код 49m8s).
- ^ Кауфманн, Уильям Дж. III (1977). Космические границы общей теории относительности . Бостон, Торонто: Little, Brown and Company (Inc.). п. 178,9.
- ^ Пенроуз, Р. (1968). де Витт, К.; Уилер, Дж. (ред.). Баттель Реконтр . Нью-Йорк: WA Бенджамин. п. 222.
- ^ Пуассон, Э.; Израиль, В. (1990). «Внутреннее строение черных дыр». Физ. Преподобный Д. 41 (6): 1796–1809. Бибкод : 1990PhRvD..41.1796P . дои : 10.1103/PhysRevD.41.1796 . ПМИД 10012548 .
- ^ Ход, Шахар; Цви Пиран (1998). «Внутренняя структура черных дыр». Генерал Отл. Грав . 30 (11): 1555. arXiv : gr-qc/9902008 . Бибкод : 1998GReGr..30.1555H . дои : 10.1023/A:1026654519980 . S2CID 7001639 .
- ^ Ори, Амос (1999). «Осциллирующая нулевая особенность внутри реалистичных вращающихся черных дыр». Письма о физических отзывах . 83 (26): 5423–5426. arXiv : gr-qc/0103012 . Бибкод : 1999PhRvL..83.5423O . doi : 10.1103/PhysRevLett.83.5423 . S2CID 15112314 .
- ^ Брэди, Патрик Р.; Серж Дро; Шэрон М. Морсинк (1998). «Поздняя сингулярность внутри несферических черных дыр». Физический обзор D . 58 (8): 084034. arXiv : gr-qc/9805008 . Бибкод : 1998PhRvD..58h4034B . дои : 10.1103/PhysRevD.58.084034 . S2CID 118307468 .
- ^ Новиков, Игорь Д. (2003). «Развитие общей теории относительности: сингулярность черной дыры и за ее пределами». Техас в Тоскане : 77–90. arXiv : gr-qc/0304052 . Бибкод : 2003tsra.symp...77N . дои : 10.1142/9789812704009_0008 . ISBN 978-981-238-580-2 . S2CID 17200476 .
- ^ Бурко, Лиор М.; Амос Ори (13 февраля 1995 г.). «Обязательно ли сгорают физические объекты синим листом внутри черной дыры?». Письма о физических отзывах . 74 (7): 1064–1066. arXiv : gr-qc/9501003 . Бибкод : 1995PhRvL..74.1064B . дои : 10.1103/PhysRevLett.74.1064 . ПМИД 10058925 . S2CID 13887924 .
