黑洞是不是在高速旋轉?

在space engine上登陸黑洞發現它在不停的轉,不知科學上也是否如此


黑洞可以分為4種
M≠0,L=0,Q=0,
的Schwarzschild黑洞
M≠0,L≠0,Q=0,
的Kerr黑洞
M≠0,L=0,Q≠0,
的Reissner—Nordstrom黑洞
M≠0,L≠0,Q≠0,
的Kerr—Newman黑洞
正如你看到,決定他們種類的只有三個量:質量M,角動量L和電荷量Q
儘管黑洞形成前組織性質很豐富,但坍縮為黑洞後,原來的信息將會損失,只剩下這三個量。
故而這三個量成為了確定黑洞身份的指標。
被稱為黑洞的「無毛定理」,或者叫它「三毛定理」
質量必然>0
那麼角動量和電荷必然成為關鍵因素。
客觀講,由於黑洞是由恆星坍縮而成,恆星大多保存一部分角動量,故而完美的Schwarzschild黑洞並不多見。
甚至可以說大都數黑洞都是旋轉的
但黑洞旋轉是否一成不變呢?
不考慮電荷,單純的以不旋轉的Schwarzschild黑洞和旋轉的Kerr黑洞為例。
Schwarzschild黑洞相當簡單,而其他種類黑洞稍微有點性質上的不同。
Schwarzschild黑洞存在一個奇點,但真空Einstein場方程的穩態軸對稱解對應的Kerr黑洞內部卻出現了一個「奇環」,在奇環附近還存在「閉合類時曲線」(有的研究認為這可能違反因果律,產生悖論)
因此帶來很多有趣的效應。
廣義相對論指出,相對於無窮遠者,在能層(外視界和外無限紅移面之間稱為「能層」)內除了能量為正的正能軌道外,還存在著負能量軌道,位於負能軌道運動的粒子具有負角動量(與黑洞自轉方向相反)
以Kerr黑洞為例,如果能量為E_{0} 的粒子飛向黑洞,到了能層某處一分為二,一塊走負能軌道E_{1} <0,另一塊走正能軌道E_{2} >0.
由於走正能軌道的粒子可以衝出靜界(外無限紅移面稱為靜界。),又因能量守恆。
可以得到E_{2} E_{0}
這個過程中粒子獲得的能量來源於黑洞的轉動能。
這種能量的提取機制被稱為Penrose過程(Sir Roger Penrose的貢獻)
劍橋的Hawking在1971年證明了黑洞的面積定理:視界面積不減小(這個結論來自黑洞熱力學和經典熱力學的統一,對應著熵增定律,視界面積充當了「熵」)
Penrose過程並不違背面積增加。
所以損失角動量的同時,Kerr黑洞逐步面積增加,最後的變化趨勢是Schwarzschild黑洞。
故而Schwarzschild黑洞可以看成黑洞的「基態」,而Kerr黑洞可以認為是「激發態」。
所以旋轉黑洞的歸宿其實是基態的L=0的黑洞。
鏈接:
Schwarzschild黑洞(1.1):Schwarzschild線元 - 蕭半楊的文章 - 知乎專欄
Schwarzschild黑洞(1.2):Schwarzschild半徑 - 蕭半楊的文章 - 知乎專欄
Schwarzschild黑洞(2.1):奇點與奇性 - 蕭半楊的文章 - 知乎專欄
和Penrose過程一樣,Hawking輻射也是黑洞的一大能量變動機制(其實很微弱但卻是少有的手段)
鏈接:
被黑洞吸收的的物質有機會逃生嗎? - 蕭半楊的文章 - 知乎專欄


是的,因為物質的角動量在落入黑洞時是不會消失的


黑洞的角動量來自原始塌縮的那個星體的角動量。一般沒有星體是恰巧不轉的,所以剛生成的黑洞一般都在轉。
但是由於旋轉的黑洞,也叫克爾黑洞所具有的特殊性質,它會帶動他周圍的時空和他一起轉,這就使得逆著黑洞轉向飛來的物質必然會落到黑洞里,而順著黑洞轉向飛來的物質有可能飛離黑洞,並且末速度大於初速度,帶走能量。那麼可以預見,黑洞早晚有一天是會損失完它的角動量,成為不轉的黑洞的。
並且這種損失是來自於經典運動而非量子效應,應該會比黑洞蒸發快的多。所以,總有一天黑洞會停轉。


如果黑洞存在,那麼就存在視界,有了視界就存在一個時間牆,在視界處時間已經被無限放大到無窮大,在視界及其內部的時間一秒鐘大於視界外部的萬億年,所以外界看黑洞永遠靜止的狀態所有外部物質吸入黑洞的時候根本無法穿越視界,電磁波,引力也無法穿越這個時間牆,黑洞是大量物質密集達到一定程度才形成的,這還都是理論上的推斷,現在沒有確鑿證據證明黑洞存在,如果產生黑洞必然產生視界的過程,視界的過程是無法產生的,最有可能是近似於黑洞的形式,比如大質量球形將要形成黑洞的時候增加物質的同時產生在球形表面內的視界時,物質會隨著向視界靠攏的過程形成球面或者最終形成一個空心的盤面,近似於視界的環聚集大量物質質量,外部增加的質量會使這個視界環向外擴張變的更大,因為大量物質集中在近似於這個環狀視界附近,這個盤面的質量應該遠小於外部根據引力所計算的質量。


黑洞有4種,旋轉的也就是有角動量的是克爾和克爾-紐曼,前者無電荷,後者有;不旋轉角動量為零的是史瓦西和雷斯勒-諾德斯特洛姆,前者無電荷,後者有。


宇宙里有不轉的東西么


黑洞旋轉效應_百度百科

百度黑洞旋轉出現了個動畫,好玩。


不是所有的黑洞都在轉。有角動量的黑洞叫克爾黑洞。
簡單說就是有的轉有的不轉。


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