03.03 黑洞是不是在高速旋转?

水月長安


黑洞是一种质量超大以致于其周围时空都严重弯曲,光线都无法逃脱其事件视界的一种天体。因为光线都无法逃逸,所以在外面看来,黑洞就是黑乎乎的一团,什么也看不见,故而叫它黑洞。

黑洞的发现是德国天文学家卡尔·史瓦西在求解爱因斯坦引力场方程时候得到的一个真空解,他发现如果如果将极大的质量集中在时空的一个点,那么在这个点的周围就会形成一个边界,称之为“事件视界”,在视界之内的一切物体都难以逃脱,连光也不列外。美国物理学家惠勒后来将其命名为黑洞。黑洞可以在恒星死亡时候产生,此时恒星剧烈塌缩,如果恒星内部的压力不足以抵抗塌缩的引力,那么它就会持续地塌缩,直到大部分质量都缩到一个“奇点”上。大约质量在3倍太阳质量以上的恒星,它的塌缩过程就很可能终结于黑洞的命运。史瓦西的黑洞解是不带电不旋转的,也就是“寻常黑洞”,此时黑洞的事件视界也称之为“史瓦西半径”。史瓦西黑洞具有一个事件视界,里面有一个奇点。而且是不旋转的。

1962年,新西兰物理学家罗伊·克尔在史瓦西的基础上,重新解了爱因斯坦的引力场方程,得到了黑洞的另一个解——克尔黑洞。克尔黑洞是旋转的,它带有一定的角动量。从物理意义上来说,克尔黑洞似乎更真实。因为几乎所有的恒星都是存在自转的,也就是说恒星在塌缩之前就具有一定的角动量。那么恒星在塌缩之后,它的角动量并不会消失,而是留在黑洞上面,以致于黑洞也是旋转的。在克尔黑洞中,里面的奇点并不是一个点,而是一个奇环,事件视界也分两层:内视界和外视界。两个视界在两极处相切。在视界之外,克尔黑洞还有一个静界,也叫做无限红移面。相当于克尔黑洞拖着周围的时空一起转动,如果飞船处于静界,那么它将无法保持相对静止。静界和视界之间就是能层。克尔黑洞还有可能连接一个白洞,是时空穿越的“入口”。星际穿越里面的超大质量黑洞,应该就是克尔黑洞。


飞贼克斯和康德马特


黑洞的旋转角速度是不固定的,有的旋转的角速度大,旋转起来很快,有的则旋转的非常缓慢。一般情况下,我们用克尔度量来刻画一个旋转的黑洞。我们把旋转的黑洞称为这个黑洞具有角动量。

因为黑洞旋转的角速度不同,因此黑洞附近的粒子的运动轨道的稳定性也不同,一般来说,黑洞旋转的角速度与粒子的稳定轨道之间存在所谓的“自旋与最内稳定轨道对应曲线”,这个曲线是如下的样子:

其中纵坐标是最内稳定轨道的半径(这里用了自然单位制,M=GM/c^2),而横坐标表示黑洞的自转。

前面已经说了,一般黑洞是旋转的,我们称之为克尔黑洞。克尔黑洞的角动量可以通过围绕其公转的粒子的最内稳定轨道来推定,最内稳定轨道的半径与克尔黑洞的角动量之间存在一条巴丁对应曲线(注:这位巴丁的父亲是超导BCS理论中的B,其父亲得过两次诺贝尔奖)。由这一对应曲线,我们可以知道克尔黑洞的角动量,这是对传统黑洞的角动量的经典研究方法。

对于目前LIGO探测到的合并后的黑洞的角动量,则需要从引力波信号波形中进行参数拟合,从而得到黑洞的角动量。

当然,针对你提到的离心力的问题,我觉得你的直觉非常好。确实,黑洞不能旋转的太快,旋转太快会破坏黑洞的视界,里面的奇点会裸露出现,这被称为彭罗斯猜想——上帝禁止黑洞裸露出奇点。在数学上这个很难证明,至今也没有一个好的说法来证明这个猜想。


轩中科技评论


不太可能是空的!感觉上应该是。超出我的水平了!大质量恒星坍塌后行程白矮星,这个时候电子就已经被挤出原子了。你想想黑洞……。再说好像有个角动量守恒!既然在这个过程中光依然跳不出视界……,应该不是空的。这个要有请专业人士了! ……凑个热闹我!!


WeNeedMEDICINE


黑洞肯定是超高速旋转的,说黑洞是个极点有点神化了,它也应该有一定的体积大小,现在所有的观测物质都是在黑洞巨大引力作用下高速螺旋落入黑洞的,从角动量的守恒的角度也能得出黑洞的旋转性,要不然角动如何抵消,光也有光压就算是光螺旋撞入也会对黑洞体产生旋转力矩。再看看中子星全都是一个个的疯转,黑洞也不能背离物理原理它只可能比中子星更快的自转,原理决定命运黑洞也在所难免。从遥远处落向黑洞视界线的物质就是光速了当它们被拉入视界内时应已经是超光速了,要不然重力加速力不就吃闲饭你摆设花瓶了!


绿水青山48936175


物体是不是高速旋转,不同的物体具有不同的体现,也具有不同的数值。

电动机及发动机一般以1000转/分来衡量的,1000转以上叫高速旋转,1000转以下叫低速。

基本粒子质子及中子一般以亿转/分来衡量,亿转以上才叫高速,亿转以下叫低速。

在宇宙中,所有的天体都有自旋,它们自旋的动力来自于本身的惯性叠加。天体的自旋一般与质量无直接关系,与体积有反比关系,一般以0.1转/分来衡量,超过0.1转的叫高速。

一般来说,行星,卫星,恒星等都远远低于0.1转,只有中子星(又叫脉冲星)和黑洞超过了0.1转,叫高速旋转。

中子星的自旋一般在0.1------0.5转之间。

黑洞的自旋一般在1------10转之间。

假如我们的地球的自旋是1转,那么地球赤道的切线速度约是670公里/秒,是多么的恐怖啊,强大的离心力足以把地壳跑向太空。


云游27272727


我觉得黑洞还有另外一个可能,就是黑洞实际上是外星高阶文明的产物,还有根本没有暗能量,实际上整宇宙空间没有物质的地方就确实是没有任何东西的真空,这个不难理解,真空中任何光和物质都是可以穿越的,所以所谓的暗能量实际是就是已知的温度,温度的波动成就了整个宇宙,而且宇宙是没有尺度的,因为真空无法用尺度来衡量


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