14 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

M87 * е черна дупка на Кер и това й придава особени свойства

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 23 април 2019 в 12:2845420
Структура на черна дупка на Кер. Кредит:K.A.I.L. WIJEWARDENA GAMALATH

Черната дупка M87 *, с маса, еквивалентна на 6,5 милиарда слънчеви маси, която се намира в центъра на огромната елиптична система M87 в средата на галактиката Дева, снимката на която за пръв път видяхме на 10 април , е черна дупка на Кер.

Това означава, че геометрията на черната дупка се определя от метриката на Кер, за първи път описана през 1963 г. от новозеландския математик Рой Кер (Roy Kerr).

Основата на теорията за черните дупки е поставена през 1915 г. с Общата теория на относителността (ОТО) на Айнщайн. Въз основа на първото точно решение на уравненията на ОТО, направено няколко месеца по-късно от Карл Шварцшилд, вече може да си представим съществуването на черни дупки, обекти, чиято гравитация е толкова силна, че дори светлината не може да избяга.

Илюстрация на силно изкривено пространство-време, извън хоризонта на събитията на черна дупка. Когато се приближаваме по-близо до местоположението на масата, пространството става все по-силно извито, като в крайна сметка води до място, от което дори светлината не може да избяга: хоризонта на събитията. Радиусът на това място се определя от масата на черната дупка, скоростта на светлината и законите на Общата теория на относителността. На теория трябва да има специална точка, сингулярност, където е концентрирана цялата маса за стационарни, сферично-симетрични черни дупки. Кредит: Pixabay

Черната дупка на Шварцшилд обаче бе статична и сферична и не се върти. Именно Кер през 1963 г. стига за първи път до точното решение на ОТО за въртящи се черни дупки.

В ОТО връзката между маса и пространство е от решаващо значение - гравитацията всъщност е следствие от влиянието, което масата оказва върху пространството. Изчислението на метриката следователно е от голямо значение за решаването на покевите уравнения на Айнщайн. Метриката е просто мярка, която определя интервала между две събития в пространство-времето. Черната дупка, която следва от решението на Шварцшилд е проста, тя има сферичен хоризонт на събитията, с радиус, който зависи от масата на сингулярността в средата - така наречения радиус на Шварцшилд.

Точното решение за черна дупка и с масата, и с ъгловия импулс е намерено от Рой Кер през 1963 г. Той открива, че вместо един хоризонт на събития с точкова сингулярност, има вътрешен и външен хоризонт на събитията, както и външна ергосфера, плюс пръстенообразна сингулярност със съществен радиус. Кредит: MATT VISSER, ARXIV:0706.0622

Има някои фундаментални и важни разлики между по-наивното, по-просто решение на Шварцшилд и по-реалистичното и по-сложно решение на Кер, както можете да видите на фигурата по-горе. Нека да разгледаме тази геометрия:

  1. Преди всичко, поразително е, че въртящата се черна дупка на Кер вместо едно решение, определящо къде е хоризонтът на събитията, има две математически решения, определящи вътрешен и външен хоризонт на събитията.
  2. Извън външния хоризонт за събитията има област, наречена ергосфера. Там самото пространство се върти около черната дупка със скоростта на светлината - това е буквално, не само частиците, попадащи там, са подложени на огромни ускорения, а самото пространство. Това се нарича още ефект на Лензе-Тиринг (Lense-Thirring effect) или увличане на инерциална отправна система.
  3. Допуска се максимално съотношение на ъгловия момент към масата. Ако ъгловият момент е твърде голям, черната дупка ще излъчи тази енергия (чрез гравитационно лъчение), докато падне под тази граница. 
  4. И накрая, може би най-интересното е, че самата сингулярност, мястото, където е цялата маса на черната дупка, в черна дупка на Кер, тази сингулярност не е точка, а едномерен пръстен, където радиусът на пръстена се определя от масата и ъгловия импулс на черната дупка..

Заради закона за запазване на момента на импулса, изглежда, че всички черни дупки във Вселената са черни дупки на Кер. Всички предшественици на черните дупки имат инерция, независимо дали са тежки звезди, неутронни звезди или други черни дупки, така че заради този закон за запазване, статичните черни дупки на Шварцшилд остават само хипотетични. И това прави решението, което Кер намира през 1963 г., преди 56 години, много важно.

Рой Кер вече е на 84 години и наскоро бе приет за член на Британското кралско астрономическо общество, назначение, което можем да класифицираме като „по-добре късно, отколкото никога“.

Източник: Ask Ethan: How Can A Black Hole's Singularity Spin?M87* is een Kerr zwart gat en dat geeft ‘m best wel bijzondere eigenschappen


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Космология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.