Можем ли мы (теоретически) закрутить черную дыру настолько сильно, что она будет разрушена центробежной силой?

26

Я не могу представить силы, вовлеченные в жизнь черных дыр. Поэтому, пожалуйста, помогите мне выяснить, возможно ли или нет уничтожить черную дыру таким конкретным способом.

black-hole

— Павел Воронин
источник

Я не уверен, но я думаю, что для того, чтобы эффективно увеличить его вращение, вам нужно бросать в него вещи, и если вы это сделаете, вы также увеличите его массу; в пределе сильного поля ОТО соответствующее увеличение массы не позволяет центробежной силе разорвать его на части. В лучшем случае она превращается в черную дыру Керра с асимптотически близким к 1. а для черных дыр гравитация всегда побеждает! (если вы хотите затянуть его, не выбрасывая вещи, вам придется быть довольно далеко, и это будет не очень эффективно)

— Крис

23

Можем ли мы (теоретически) закрутить черную дыру настолько сильно, чтобы она была разрушена центробежной силой?

Для черной дыры Керра-Ньюмана (вращающаяся, заряженная, изолированная) с массой , моментом импульса и зарядом площадь поверхности горизонта событий определяется как , где . Экстремальная черная дыра возникает , когда . Кроме того, если черная дыра еще более перегружена или перезаряжена, это «сверхэкстремальное» пространство-время Керра-Ньюмана, которое на самом деле было бы не черной дырой, а скорее голой сингулярностью. $M$ $J$ $Q$

A = 8 M [M^{2} + (M^{2} - a^{2} - Q^{2})^{1 / 2} - Q^{2} / 2],

$A = 8M\left[M^2 + (M^2-a^2-Q^2)^{1/2} - Q^2/2\right]\text{,}$

a = J / M

$a = J/M$

M^{2} = a^{2} + Q^{2}

$M^2 = a^2 + Q^2$

Таким образом, я истолковываю ваш вопрос как вопрос о том, можно ли развернуть черную дыру до экстремального предела и за его пределами, чтобы разрушить горизонт событий. Весьма вероятно, что это невозможно сделать.

Уолд доказал в 1974 году, что, когда кто-то бросает вещество в черную дыру, пытаясь увеличить ее момент импульса, чем ближе к экстремальной черной дыре, тем труднее продолжать этот процесс: быстро вращающаяся черная дыра будет отталкивать вещество, которое взял бы это за крайний предел. Существуют и другие схемы, и хотя я не знаю каких-либо совершенно общих доказательств в рамках классической общей теории относительности, постоянный отказ таких схем хорошо мотивирован связью между динамикой черной дыры и термодинамикой.

Например, температура Хокинга для черной дыры равна , где - поверхностная гравитация черной дыры. Таким образом, даже достижение экстремального предела термодинамически эквивалентно охлаждению системы до абсолютного нуля. $T_\text{H} = \kappa/2\pi$

κ = \frac{\sqrt{M^{2} - a^{2} - Q^{2}}}{2 M (M + \sqrt{M^{2} - a^{2} - Q^{2}}) - Q^{2}}

$\kappa = \frac{\sqrt{M^2-a^2-Q^2}}{2M\left(M+\sqrt{M^2-a^2-Q^2}\right)-Q^2}$

— Стэн Лиу
источник

2

У меня нет всей математики на макушке головы, но из моего концептуального понимания это невозможно.

Черные дыры имеют достаточно большое гравитационное притяжение, чтобы даже свет не мог вырваться даже далеко за пределы «поверхности» (то есть, если черная дыра имеет достаточно низкую массу, чтобы она все еще имела поверхность и не свалилась в сингулярность). Это означало бы, что он должен вращаться достаточно быстро, чтобы поверхность двигалась значительно быстрее, чем скорость света, чтобы иметь достаточный линейный импульс (часто называемый «центробежная сила» в круговой системе отсчета) для выхода, который согласно теория относительности невозможна.

Излучение Хокинга возможно только потому, что электромагнитное излучение движется очень близко к ортогонально «поверхности» черной дыры, и свет может быть «согнут» только под действием силы тяжести, его нельзя остановить до упора.

— user1738
источник

2

Есть несколько концептуальных проблем с этим ответом. Это говорит о том, что «поверхность» - это нечто иное, чем горизонт событий - тогда что это? Это говорит о том, что излучение Хокинга ограничено безмассовым излучением, подобным электромагнитному, - не соответствует действительности. Это говорит о том, что черные дыры не могут остановить свет - горизонт - это светоподобная поверхность, которая делает это.

— Стэн Лиу

1

Черные дыры могут испаряться в результате квантового процесса, известного как излучение Хокинга, и все.

— Джереми
источник

0

Насколько мы знаем, ничто не может остановить черную дыру. Чтобы это понятие имело смысл, вы должны сначала взглянуть на то, что в настоящее время известно о черных дырах . Как только вы поймете это, вы увидите, что благодаря нашему нынешнему пониманию Космоса мы ничего не можем сделать с черными дырами.

Это правда, что излучение Хокинга может воздействовать на черную дыру, но это только для очень маленьких черных дыр.

Кстати, в физике нет центробежной силы - на самом деле это ошибочное мнение многих людей. Тем не менее, есть центростремительная сила .

введите описание изображения здесь

— FunctionR
источник

2

Обязательная ссылка на опровержение через xkcd: xkcd.com/123

— Илмари Каронен

3

@IlmariKaronen Спасибо за отрицательное голосование, однако вы понимаете, что мультфильм не доказывает ничего правильного? Существует разница между центростремительной силой и центробежной силой.

— ФункцияR

2

Чтобы быть справедливым, мультфильм указывает, что центробежная сила как сила инерции, и это правда. Возможно, разумно интерпретировать инерционные силы как «нереальные», но я не уверен, какое отношение это имеет к этому вопросу, поскольку гравитационная сила также является инерционной силой.

— Стэн Лиу

Этот «ответ» довольно расплывчатый, дает сомнительные утверждения и не имеет реального отношения к исходному запросу.

— Флорин Андрей

0

Интересный. Этот процесс может повлиять на формирование черной дыры в первую очередь. Рассмотрим вращающуюся звезду, которая умирает и начинает сокращаться из-за гравитационных сил. По мере того, как он сжимается, вся его масса будет все более и более компактной в меньшем радиусе. Это будет иметь два следствия: 1) гравитационная сила, воздействующая на разные части тела, будет расти с обратным квадратом радиуса и 2) ее скорость вращения будет увеличиваться благодаря сохранению момента импульса и расширяющей силы вследствие вращения, будет расти с обратным радиусом куба. Это означает, что сила расширения будет расти быстрее, чем сила сжатия, и, по крайней мере, с точки зрения Ньютона, сила расширения победит. С этой точки зрения, похоже, что вращающаяся звезда никогда не сформирует черную дыру ...

— mmicoski
источник

Вам может понравиться эта статья. slate.com/blogs/quora/2014/02/10/…

— userLTK

-1

Давайте попробуем следующее:

Уравнять силы:

\begin{array}{rcl} F_{c} & = & \frac{m v^{2}}{R} \\ F_{g} & = & \frac{G M m}{R^{2}} \\ m v^{2} / R & = & \frac{G M m}{R^{2}} \\ v^{2} & = & \frac{G M}{R} \end{array}

$\begin{eqnarray*} F_c &=& \frac{mv^2}R\\ F_g &=& \frac{GMm}{R^2}\\ \newline mv^2/R &=& \frac{GMm}{R^2}\\ v^2 &=& \frac{GM}R \end{eqnarray*}$

Так как радиус $R_s = 2GM/c^2$

\begin{array}{rcl} v^{2} & = & \frac{G M}{2 G M / c^{2}} \\ v & = & \sqrt{c^{2} / 2} \\ v & = & \frac{c}{\sqrt{2}} \\ v & = & 0, 707 c \end{array}

$\begin{eqnarray*} v^2 &=& \frac{GM}{2GM/c^2}\\ v &=& \sqrt{c^2/2}\\ v &=& \frac{c}{\sqrt2}\\ v &=& 0,707c \end{eqnarray*}$

Я не знаю, ли я все соображения, но, насколько мне известно, если вращается быстрее , горизонт событий не сможет поддерживать себя на текущем радиусе. $0,707c$

Однако, когда радиус расширяется, вращение замедляется из-за сохранения момента импульса ... поэтому я не думаю, что он разорвется на части ... возможно, станет "серой дырой"?

Пожалуйста, прости меня, если была сделана какая-то фундаментальная ошибка, я новичок во всем этом ...: P

— Матеус Дарденн
источник

3

Это выглядит ньютоновским. Рассматривали ли вы кривизну пространства-времени у Чёрной Дыры? Смотрите также «Решение Керра» для черных дыр.

— Джеральд

Мне нравится термин "серая дыра".

— userLTK

Это старый ответ, но я решил оставить его здесь, потому что он касается орбитальной скорости черных дыр. вам понадобится теоретический край черной дыры на горизонте событий, вращающийся в точке C, чтобы убежать, что, очевидно, невозможно. physics.stackexchange.com/questions/207816/...

— userLTK