03.03 黑洞是不是在高速旋轉?

水月長安


黑洞是一種質量超大以致於其周圍時空都嚴重彎曲,光線都無法逃脫其事件視界的一種天體。因為光線都無法逃逸,所以在外面看來,黑洞就是黑乎乎的一團,什麼也看不見,故而叫它黑洞。

黑洞的發現是德國天文學家卡爾·史瓦西在求解愛因斯坦引力場方程時候得到的一個真空解,他發現如果如果將極大的質量集中在時空的一個點,那麼在這個點的周圍就會形成一個邊界,稱之為“事件視界”,在視界之內的一切物體都難以逃脫,連光也不列外。美國物理學家惠勒後來將其命名為黑洞。黑洞可以在恆星死亡時候產生,此時恆星劇烈塌縮,如果恆星內部的壓力不足以抵抗塌縮的引力,那麼它就會持續地塌縮,直到大部分質量都縮到一個“奇點”上。大約質量在3倍太陽質量以上的恆星,它的塌縮過程就很可能終結於黑洞的命運。史瓦西的黑洞解是不帶電不旋轉的,也就是“尋常黑洞”,此時黑洞的事件視界也稱之為“史瓦西半徑”。史瓦西黑洞具有一個事件視界,裡面有一個奇點。而且是不旋轉的。

1962年,新西蘭物理學家羅伊·克爾在史瓦西的基礎上,重新解了愛因斯坦的引力場方程,得到了黑洞的另一個解——克爾黑洞。克爾黑洞是旋轉的,它帶有一定的角動量。從物理意義上來說,克爾黑洞似乎更真實。因為幾乎所有的恆星都是存在自轉的,也就是說恆星在塌縮之前就具有一定的角動量。那麼恆星在塌縮之後,它的角動量並不會消失,而是留在黑洞上面,以致於黑洞也是旋轉的。在克爾黑洞中,裡面的奇點並不是一個點,而是一個奇環,事件視界也分兩層:內視界和外視界。兩個視界在兩極處相切。在視界之外,克爾黑洞還有一個靜界,也叫做無限紅移面。相當於克爾黑洞拖著周圍的時空一起轉動,如果飛船處於靜界,那麼它將無法保持相對靜止。靜界和視界之間就是能層。克爾黑洞還有可能連接一個白洞,是時空穿越的“入口”。星際穿越裡面的超大質量黑洞,應該就是克爾黑洞。


飛賊克斯和康德馬特


黑洞的旋轉角速度是不固定的,有的旋轉的角速度大,旋轉起來很快,有的則旋轉的非常緩慢。一般情況下,我們用克爾度量來刻畫一個旋轉的黑洞。我們把旋轉的黑洞稱為這個黑洞具有角動量。

因為黑洞旋轉的角速度不同,因此黑洞附近的粒子的運動軌道的穩定性也不同,一般來說,黑洞旋轉的角速度與粒子的穩定軌道之間存在所謂的“自旋與最內穩定軌道對應曲線”,這個曲線是如下的樣子:

其中縱座標是最內穩定軌道的半徑(這裡用了自然單位制,M=GM/c^2),而橫座標表示黑洞的自轉。

前面已經說了,一般黑洞是旋轉的,我們稱之為克爾黑洞。克爾黑洞的角動量可以通過圍繞其公轉的粒子的最內穩定軌道來推定,最內穩定軌道的半徑與克爾黑洞的角動量之間存在一條巴丁對應曲線(注:這位巴丁的父親是超導BCS理論中的B,其父親得過兩次諾貝爾獎)。由這一對應曲線,我們可以知道克爾黑洞的角動量,這是對傳統黑洞的角動量的經典研究方法。

對於目前LIGO探測到的合併後的黑洞的角動量,則需要從引力波信號波形中進行參數擬合,從而得到黑洞的角動量。

當然,針對你提到的離心力的問題,我覺得你的直覺非常好。確實,黑洞不能旋轉的太快,旋轉太快會破壞黑洞的視界,裡面的奇點會裸露出現,這被稱為彭羅斯猜想——上帝禁止黑洞裸露出奇點。在數學上這個很難證明,至今也沒有一個好的說法來證明這個猜想。


軒中科技評論


不太可能是空的!感覺上應該是。超出我的水平了!大質量恆星坍塌後行程白矮星,這個時候電子就已經被擠出原子了。你想想黑洞……。再說好像有個角動量守恆!既然在這個過程中光依然跳不出視界……,應該不是空的。這個要有請專業人士了! ……湊個熱鬧我!!


WeNeedMEDICINE


黑洞肯定是超高速旋轉的,說黑洞是個極點有點神化了,它也應該有一定的體積大小,現在所有的觀測物質都是在黑洞巨大引力作用下高速螺旋落入黑洞的,從角動量的守恆的角度也能得出黑洞的旋轉性,要不然角動如何抵消,光也有光壓就算是光螺旋撞入也會對黑洞體產生旋轉力矩。再看看中子星全都是一個個的瘋轉,黑洞也不能背離物理原理它只可能比中子星更快的自轉,原理決定命運黑洞也在所難免。從遙遠處落向黑洞視界線的物質就是光速了當它們被拉入視界內時應已經是超光速了,要不然重力加速力不就吃閒飯你擺設花瓶了!


綠水青山48936175


物體是不是高速旋轉,不同的物體具有不同的體現,也具有不同的數值。

電動機及發動機一般以1000轉/分來衡量的,1000轉以上叫高速旋轉,1000轉以下叫低速。

基本粒子質子及中子一般以億轉/分來衡量,億轉以上才叫高速,億轉以下叫低速。

在宇宙中,所有的天體都有自旋,它們自旋的動力來自於本身的慣性疊加。天體的自旋一般與質量無直接關係,與體積有反比關係,一般以0.1轉/分來衡量,超過0.1轉的叫高速。

一般來說,行星,衛星,恆星等都遠遠低於0.1轉,只有中子星(又叫脈衝星)和黑洞超過了0.1轉,叫高速旋轉。

中子星的自旋一般在0.1------0.5轉之間。

黑洞的自旋一般在1------10轉之間。

假如我們的地球的自旋是1轉,那麼地球赤道的切線速度約是670公里/秒,是多麼的恐怖啊,強大的離心力足以把地殼跑向太空。


雲遊27272727


我覺得黑洞還有另外一個可能,就是黑洞實際上是外星高階文明的產物,還有根本沒有暗能量,實際上整宇宙空間沒有物質的地方就確實是沒有任何東西的真空,這個不難理解,真空中任何光和物質都是可以穿越的,所以所謂的暗能量實際是就是已知的溫度,溫度的波動成就了整個宇宙,而且宇宙是沒有尺度的,因為真空無法用尺度來衡量


分享到:


相關文章: