Astronomie

Wie entsteht ein nicht rotierendes Schwarzes Loch hole

Wie entsteht ein nicht rotierendes Schwarzes Loch hole

  1. Wie entstehen nicht rotierende Schwarze Löcher?

Ich vermute, dass sich nicht rotierende Schwarze Löcher aus nicht rotierenden Sternen bilden, aber ich konnte im Internet keinen Beweis dafür finden, dass ein solcher Stern existiert. Wenn das stimmt, können Sie auch ein Beispiel für einen solchen Stern anführen?

  1. Unterscheidet sich die Materieabsorption eines nicht rotierenden Schwarzen Lochs von einem rotierenden Schwarzen Loch?

Alle Sterne haben etwas Drehimpuls. Die Erhaltung des Drehimpulses, wenn der Kern eines Sterns kollabiert, bedeutet, dass die meisten Schwarzen Löcher sehr wahrscheinlich schnell rotieren, genauso wie neugeborene Neutronensterne extrem schnell rotieren.

Selbst wenn man einen Stern mit einem nicht rotierenden Kern hätte, wenn er kollabiert, würde die anschließende Akkretion von Material mit Drehimpuls dem Schwarzen Loch diesen Drehimpuls verleihen.

Nichtspinnende Schwarze Löcher sind ein theoretisches Ideal, das in der Natur kaum zu finden ist.

Die Details der Materialakkretion an einem Schwarzen Loch sind komplex und immer noch Gegenstand theoretischer und beobachtender Forschung. Aber ja, die Details der Akkretion in der Raumzeit, die durch die Kerr-Metrik bestimmt werden, die für rotierende Schwarze Löcher geeignet ist, werden sich von denen eines nicht rotierenden Schwarzschild-Schwarzen Lochs unterscheiden. Schwarze Kerr-Löcher haben eine "Ergosphäre" außerhalb ihres Ereignishorizonts, in der Material gezwungen ist, mit dem Schwarzen Loch mitzurotieren.


Zum ersten Teil Ihrer Frage: Ein echtes Schwarzes Loch wird aus einem kollabierenden Start wahrscheinlich einen Drehimpuls haben. Theoretisch könnte ein sich nicht drehendes Schwarzes Loch durch den Kollaps eines nicht rotierenden Sterns entstehen. Theoretisch könnte man möglicherweise auch ein nicht rotierendes Schwarzes Loch realisieren, wenn über den Penrose-Prozess Drehimpuls aus einem rotierenden Schwarzen Loch extrahiert würde.

https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process

Was den zweiten Teil Ihrer Frage betrifft, ist meiner Meinung nach nicht ganz klar, was Sie meinen. Das Beste, was ich Ihre Frage verstehen kann, würde ich sagen, dass Materie gleich "absorbiert" wird, obwohl der Weg in das Schwarze Loch von seiner Drehung abhängen kann.


1. Ein Schwarzes Loch der Masse M hat den Radius R = 2GM/c^2

2. Diese Frage scheint anzunehmen, dass alle Schwarzen Löcher die gleiche Größe haben, was falsch ist. Bei einer gegebenen Masse wäre ein Schwarzes Loch das kleinste und dichteste Ding dieser Masse.

hmmm - aus dem Wiki-Eintrag zu diesem Thema verweisen sie auf Sean Carroll:
„Im Zentrum eines Schwarzen Lochs, wie es die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt, liegt eine gravitative Singularität, eine Region, in der die Krümmung der Raumzeit unendlich wird.[38] Für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch nimmt dieser Bereich die Form eines einzelnen Punktes an und für ein rotierendes Schwarzes Loch ist er verschmiert, um eine Ringform zu bilden, die in der Rotationsebene liegt.[39] In beiden Fällen hat der singuläre Bereich null Volumen. Es kann auch gezeigt werden, dass der singuläre Bereich die gesamte Masse der Schwarzen-Loch-Lösung enthält.[40] Man kann sich also vorstellen, dass die singuläre Region eine unendliche Dichte hat.“

Auf der NCSA-Website heißt es:
„Ein Schwarzes Loch ist per Definition eine Region, in der Materie auf unendliche Dichte kollabiert. " impliziert null Volumen.

Auf der NASA-Website heißt es:
"Das Zentrum der Raumzeit eines Schwarzen Lochs hat eine unendliche Krümmung und Materie wird unter der Anziehungskraft der unendlichen Schwerkraft auf unendliche Dichte zerkleinert. Bei einer Singularität hören Raum und Zeit auf zu existieren, wie wir sie kennen. Die Gesetze der Physik, wie wir sie kennen, zerfallen an einer Singularität, so dass es nicht wirklich möglich ist, sich etwas mit unendlicher Dichte und null Volumen vorzustellen."

und:
„Der Stern kollabiert schließlich bis zum Punkt Nullvolumen und unendlicher Dichte, wodurch eine sogenannte „Singularität“ entsteht

und das Papier von Penrose (http://www.ias.ac.in/jarch/jaa/17/213-231.pdf) stellt klar fest, dass eine Singularität (die zwischen Singularität und Schwarzchild-Radius unterscheidet) unendliche Dichte hat, null Volumen.

Zuerst müssen wir definieren, was wir unter einem schwarzen Loch verstehen. Normalerweise wird dies so definiert, dass alles innerhalb des Ereignishorizonts gemeint ist, d. h. die Kugel 0 r < Rs, wobei Rs der Schwarzschild-Radius ist.

Zweitens ist es wahr, dass das Dichteprofil des Schwarzen Lochs überall Null ist, außer in der Singularität (r=0), wo die Dichte unendlich ist. Es erscheint jedoch immer noch sinnvoll, über die durchschnittliche Dichte des Schwarzen Lochs als M / (4/3 * pi * Rs^3) zu sprechen.

Alle astrophysikalischen Schwarzen Löcher haben sowieso einen gewissen Spin, was bedeutet, dass ihre Singularitäten eigentlich Ringe sind.

Außerdem denke ich, dass wir mit Spekulationen darüber, was diese Theorie über eine Singularität aussagen könnte, zurückhalten sollten, bis jemand tatsächlich eine brauchbare Theorie der Quantengravitation erfindet.

Ich fand diese 2 Zitate eine gute Antwort und versuchte, sie zu erklären, indem ich nach einem ähnlichen Problem suchte.

Wenn die Dichte bei gleicher Masse noch zunehmen kann, muss das Volumen größer als Null sein, kann es aber annähern.

Ich würde dieses "Phänomen" mit einer Heizung in Verbindung bringen, die Wasser auf 100 Grad Celsius erhitzen kann.
Um 100 Grad Celsius zu erreichen, wird eine Heizung benötigt, die mehr Energie hinzufügen kann als nur für 100 Grad Celsius.
Wenn Sie den absoluten 0-Punkt gegenläufig betrachten,
Kälter kann es nie werden, und das heißt, Sie werden es nie genau erreichen.
Ich denke, es ist das gleiche mit dem Volumen eines Schwarzen Lochs.


..aber ich bin nur ein Student, der daran interessiert ist, also hoffe ich, dass es in Ordnung ist

Wenn Sie es als Gleichung schreiben möchten, können Sie es schreiben als

Volumen des Raumes, der durch die Energie eines Atoms (/Teilchen?)

Wenn es möglich ist, eine Gleichung mit Dichte in Bezug auf eine Energie aufzustellen, die verwendet wird, um einen Raum für ein einzelnes Teilchen zu bilden, können Sie dies umschreiben und eine wirkliche Antwort erhalten. Das ganze Problem dabei ist, dass man diesen Energiefaktor nicht einfach bestimmen kann.
. aber das geht in einen anderen Sektor.


Ich hoffe, es gibt Raum für Spekulationen.

Ich denke, ihr versucht fälschlicherweise, a) gesunden Menschenverstand und b) einfache Mathematik/Physik auf eine Situation anzuwenden, die weder gewöhnlich noch einfach ist.

Zum Beispiel Volumen gemessen von wem? In der Relativitätstheorie werden verschiedene Beobachter unterschiedliche Volumina sehen. Von wem gemessene Zeit? Unterschiedliche Beobachter messen unterschiedliche Zeiten. Nur weil die Intuition Ihnen sagt, dass etwas mit Masse eine Größe ungleich Null haben muss, hat dies keinen Einfluss darauf, ob dies tatsächlich der Fall ist oder nicht. Nimm ein Elektron. Kein Volumen, aber eine deutliche Masse, Ladung, Spin.

Aus der klassischen GR wissen wir Folgendes: Jede Materie innerhalb des Ereignishorizonts ist dazu verdammt, nach innen und innen zu fallen, bis sie schließlich auf die Singularität trifft. Daraus schließen wir, dass alle Materie dazu verdammt ist, an einem einzigen Punkt zu enden. Wie lange das bei welchen Beobachtern dauert, ist eine unglaublich knifflige Frage. Ich kann jedoch sagen, dass jedes Teilchen, das durch den Ereignishorizont fällt, die Singularität in einer endlichen (und sehr kurzen!) Eigenzeit erreicht. Natürlich kann niemand AUSSERHALB des Horizonts jemals hoffen, irgendetwas davon zu beobachten (und sieht tatsächlich Objekte so, dass sie unendlich viel Zeit brauchen, um den Horizont zu überqueren), also ist es wirklich von Bedeutung?

Danke Nabeschin,
Sie haben Recht, es war der Versuch, dieses Phänomen mit gesundem Menschenverstand und einfacher Mathematik zu erklären, und es hat auch keine Konsequenzen.

Ich glaube, ich habe einige Fakten falsch verstanden und sollte mehr studieren, bevor ich zu einem spezifischen Thema wie diesem beitrage. Jedenfalls habe ich in dem, was Sie geschrieben haben, eine andere Antwort auf eine meiner Fragen gefunden, und auch irgendwo in diesem Forum.

Hallo Deepak Kapur (OP), ich denke, dass das National Radio Astronomy Observatory dir bei deiner Suche helfen sollte. Es ist eine "Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc." betrieben wird. das heißt, es ist "A" ok!

Was ist ein Schwarzes Loch?
Ein Schwarzes Loch ist eine Materiekonzentration, die so dicht ist, dass nicht einmal Licht seiner Anziehungskraft entkommen kann.

Was ist ein supermassives Schwarzes Loch?
Schwarze Löcher gibt es in vielen Größen. Astronomen gehen davon aus, dass im Zentrum der Milchstraße ein „supermassereiches“ Schwarzes Loch mit einer Masse von etwa 4 Millionen Sonnen liegt. NRAO-Teleskope bieten die besten Aussichten, um ein solches supermassereiches Schwarzes Loch tatsächlich abzubilden.

Allgemeiner gesagt hat ein supermassives Schwarzes Loch eine Masse von mehreren Hunderttausend bis mehr als zehn Milliarden Sonnenmassen. Es wird angenommen, dass die Zentralregion praktisch jeder Galaxie ein Objekt dieser Art enthält. Der Hauptbeweis für supermassereiche Schwarze Löcher stammt aus optischen und Radiobeobachtungen, die einen starken Anstieg der Geschwindigkeiten von Sternen oder Gaswolken zeigen, die die Zentren von Galaxien umkreisen. Hohe Umlaufgeschwindigkeiten bedeuten, dass etwas Massives ein starkes Gravitationsfeld erzeugt, das die Sterne beschleunigt. Darüber hinaus weisen Röntgenbeobachtungen darauf hin, dass in den Zentren vieler Galaxien eine große Energiemenge erzeugt wird, vermutlich durch Material, das in die Akkretionsscheibe fällt, die das zentrale Schwarze Loch umgibt.

Wie entstehen supermassereiche Schwarze Löcher?
Eine Theorie besagt, dass sich ein einzelnes sternenähnliches Schwarzes Loch bildet und im Laufe von Millionen von Jahren enorme Mengen an Materie verschlingt, um ein supermassives Schwarzes Loch zu erzeugen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich ein Cluster sternförmiger Schwarzer Löcher bildet und schließlich zu einem einzigen, supermassiven Schwarzen Loch verschmilzt. Oder eine einzelne große Gaswolke könnte kollabieren, um ein supermassives Schwarzes Loch zu bilden.

Neuere Forschungen legen nahe, dass Galaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher nicht stetig wachsen, sondern in Anfängen. Zu Beginn eines Wachstumszyklus sammeln die Galaxie und ihr zentrales Schwarzes Loch Materie an. Die Energie, die von den Jets erzeugt wird, die das Wachstum des supermassereichen Schwarzen Lochs begleiten, bringt schließlich das Einfallen von Materie und das Wachstum der Galaxie zum Stillstand. Die Aktivität um das zentrale Schwarze Loch hört dann mangels stetiger Materiezufuhr auf und die Jets verschwinden. Millionen von Jahren später kühlt sich das heiße Gas um die Galaxie ab und fällt wieder in die Galaxie, was eine neue Wachstumssaison einleitet.


Wie entsteht ein nicht rotierendes Schwarzes Loch - Astronomie

Kannst du auf die andere Seite eines Schwarzen Lochs gehen? Wie in: Ist ein Schwarzes Loch eine Kugel, von der Sie "auf die andere Seite gehen" können, oder könnten Sie es "umrunden", wenn Sie es aus Lichtjahren Entfernung umkreisen?

Tatsächlich ist es möglich, ein Schwarzes Loch zu umkreisen. Sie müssen nicht einmal Lichtjahre außerhalb davon sein. Sie müssen sich einfach außerhalb des Ereignishorizonts befinden, der Entfernung, in der alles, sogar Licht, in das Schwarze Loch fällt. Für ein schwarzes Loch normaler Größe sind zwischen 50 und 70 Meilen eine sichere Entfernung zur Umlaufbahn.

Ein Schwarzes Loch ist eine Kugel in dem Sinne, dass alles, was sich innerhalb seines Schwarzschild-Radius (der Entfernung vom Zentrum des Schwarzen Lochs bis zum Ereignishorizont) bewegt, seiner Schwerkraft nicht entkommen kann. So gibt es um das unendlich dichte Zentrum oder die Singularität eine dunkle Sphäre, aus der nichts entkommen kann.

Es gibt ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße, und wir umkreisen dieses Schwarze Loch ungefähr alle 230 Millionen Jahre.

Edit von Michael Lam am 21. August 2015: Um die Titelfrage zu beantworten: Wenn sich ein Schwarzes Loch dreht, dann hat es die Form eines abgeplatteten Sphäroids, das um den Äquator herum etwas größer ist als in Richtung der Pole. Die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie sagen uns jedoch, dass es statt eines Radius, der Lage des Ereignishorizonts, zwei wichtige Radien gibt, den kugelförmigen Ereignishorizont im Inneren und die abgeflachte kugelförmige Außenfläche. Die Region dazwischen wird als Ergosphäre bezeichnet, in der Teilchen nicht in Ruhe bleiben können und Objekte dem Schwarzen Loch noch entkommen können. Ein solches Schwarzes Loch sieht so aus:

Wie im nicht rotierenden Fall kann kein in den Ereignishorizont eintretendes Teilchen entweichen.


Hawking-Strahlung

Ereignishorizonte sind ein heikles Thema, und Hawking wollte mehr darüber wissen. Nehmen Sie zum Beispiel Lichtstrahlen. Was passiert mit ihnen, wenn sie sich tangential dem Ereignishorizont nähert? Es stellte sich heraus, dass sich keiner von ihnen jemals überschneiden wird und für immer parallel bleiben wird! Denn wenn sie aufeinander treffen, würden sie in die Singularität fallen und damit den Ereignishorizont verletzen: Ein Punkt ohne Wiederkehr. Dies impliziert, dass die Fläche eines Ereignishorizonts immer konstant sein muss oder im Laufe der Zeit niemals abnehmen muss, damit die Strahlen nicht aufeinander treffen (Hawking 99-100).

Okay, aber was passiert, wenn Schwarze Löcher miteinander verschmelzen? Es würde sich ein neuer Ereignishorizont ergeben und wäre nur die Größe der beiden vorherigen zusammen, oder? Es könnte sein, oder es könnte größer sein, aber nicht kleiner als eines der vorherigen. Dies ist ähnlich wie die Entropie, die im Laufe der Zeit zunimmt. Außerdem können wir die Uhr nicht rückwärts laufen lassen und zu einem Zustand zurückkehren, in dem wir uns einmal befanden. Daher nimmt die Fläche des Ereignishorizonts mit zunehmender Entropie zu, oder? Das dachte Jacob Bekenstein, aber es taucht ein Problem auf. Entropie ist ein Maß für die Unordnung, und wenn ein System zusammenbricht, strahlt es Wärme ab. Das implizierte, dass Schwarze Löcher Wärmestrahlung aussenden, wenn eine Beziehung zwischen der Fläche des Ereignishorizonts und der Entropie real wäre! (102, 104)

Hawking hatte im September 1973 ein Treffen mit Yakov Zeldovich und Alexander Starobinksy, um die Angelegenheit weiter zu besprechen. Sie stellen nicht nur fest, dass die Strahlung wahr ist, sondern dass die Quantenmechanik sie verlangt, wenn sich das Schwarze Loch dreht und Materie aufnimmt. Und die ganze Mathematik deutete auf eine umgekehrte Beziehung zwischen der Masse und der Temperatur des Schwarzen Lochs hin. Aber was war die Strahlung, die eine thermische Veränderung verursachen würde? (104-5)

Es stellte sich heraus, dass es nichts war, das heißt eine Vakuumeigenschaft der Quantenmechanik. Während viele den Weltraum als hauptsächlich leer betrachten, ist er weit davon entfernt, da die Schwerkraft und die elektromagnetischen Wellen die ganze Zeit durchqueren. Wenn Sie sich einem Ort nähern, an dem kein solches Feld existiert, impliziert das Unschärfeprinzip, dass Quantenfluktuationen zunehmen und ein Paar virtueller Teilchen erzeugen, die normalerweise genauso schnell verschmelzen und sich gegenseitig aufheben, wie sie erzeugt werden. Jeder hat entgegengesetzte Energiewerte, die sich zu Null zusammenfügen und daher der Energieerhaltung gehorchen (105-6).

Um ein Schwarzes Loch herum werden immer noch virtuelle Teilchen gebildet, aber die negativen Energieteilchen fallen in den Ereignishorizont und der Begleiter mit positiver Energie fliegt davon, ohne die Chance zu haben, sich mit seinem Partner zu rekombinieren. Das haben die Strahlenwissenschaftler von Hawking vorhergesagt, und es hatte eine weitere Bedeutung. Sie sehen, die Ruheenergie eines Teilchens beträgt mc 2, wobei m die Masse und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Und es kann einen negativen Wert haben, was bedeutet, dass ein virtuelles Teilchen mit negativer Energie einfällt und dem Schwarzen Loch etwas Masse entfernt. Dies führt zu einer schockierenden Schlussfolgerung: Schwarze Löcher verdampfen und werden schließlich verschwinden! (106-7)


Wenn Schwarze Löcher dreidimensional sind, warum ist dann der Ereignishorizont keine Kugel? Ich kann bei Google keine genaue Antwort finden, also frage ich Sie.

Es ist eine Kugel. Es wird aus verschiedenen Gründen normalerweise nur als Kreis dargestellt.

es ist einfacher für uns, uns vorzustellen und darüber nachzudenken. Denken Sie an die 'Gummiblatt'-Demo, die oft im Naturwissenschaftsunterricht gemacht wird

der Großteil des Materials, das in der Natur einen Ereignishorizont durchquert, tut dies, indem es eine Akkretionsscheibe spiralförmig nach unten bewegt. Die durch den Spin eines Schwarzen Lochs geformt wird. Ähnlich wie unser Sonnensystem durch die Rotation der Sonne geformt wird.

Aber theoretisch könnte man von jedem Engel aus einen Ereignishorizont überschreiten. Es ist nur so, dass rotierende Schwarze Löcher (Kerr Schwarze Löcher) eine Akkretionsscheibe erzeugen würden. Und ein nicht rotierendes (Schwartzchild-Schwarzes Loch. Namen für denselben Mann wie der Schwartzchild-Radius) ist derzeit nur theoretisch oder bestenfalls sehr, sehr unwahrscheinlich.

Hoffe das hilft. Sorry, wenn meine Rechtschreibung ein Durcheinander ist :)

Ein Schwarzes Loch ohne Zentrifugalkraft ist kaum vorstellbar. Es sieht nicht so aus, als würde es sehr lange halten.

Die Bildung einer Akkretionsscheibe ist eine Folge der Erhaltung des Drehimpulses des in das Schwarze Loch fallenden Materials und nicht wirklich mit der Rotation des Schwarzen Lochs selbst verbunden.

Aus dem gleichen Grund bildete unser Stern eine flache protoplanetare Scheibe.

Vielen Dank für Ihre Antwort!

Das Bild des Schwarzen Lochs, das wir aufgenommen haben, dreht sich also und der ''Kreis um es herum ist eine Akkretionsscheibe, richtig? Was mich noch stört, ist, dass wir auf diesem Bild das 'ɽunkle Loch selbst'' sehen können, ohne vom Ereignishorizont verdeckt zu werden (ich hoffe, Sie verstehen, was ich meine). Es ist immer noch kugelförmig, aber die Materie konzentriert sich in den Bereichen der Akkretionsscheibe, richtig?

Meine Rechtschreibung ist auch ein Durcheinander, also mach dir keine Sorgen :P

Ich glaube, es liegt daran, dass schwarze Löcher rotieren. Wenn Materie in das Schwarze Loch fällt, kann sie aus allen Richtungen kommen. Jedes Partikel mit vertikaler Bewegung kollidiert wahrscheinlich mit einem Partikel aus der anderen Richtung, wodurch seine vertikale Bewegung im Wesentlichen aufgehoben wird (dies würde eine Weile dauern, ist aber im Vergleich zur Lebensdauer einer Akkretionsscheibe ziemlich schnell). Dadurch fallen alle Partikel in eine Ebene (die Akkretionsscheibe). Das Schwarze Loch (und die Scheibe) hat jedoch immer noch einen Drehimpuls und rotiert / umkreist.

So funktionieren zumindest Sonnensysteme im Grunde, und ich glaube, dass die grundlegenden Mechanismen bei Schwarzen Löchern dieselben sind, obwohl ich diese nicht so sehr untersucht habe wie Planetensysteme.


Obwohl eine Erhöhung des Spins eines Objekts seine Gesamtenergie erhöht, erhöht es nicht seine Tendenz, zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren. Der physikalische Grund dafür ist, dass die Erhaltung des Drehimpulses einem möglichen Kollaps entgegenwirkt. Aus einer etwas anderen Perspektive lässt sich auch daran erkennen, dass der Ereignishorizontradius eines rotierenden Schwarzen Lochs kleiner ist als der eines nicht rotierenden Schwarzen Lochs gleicher Masse.

Eine praktische und astrophysikalisch relevante Konsequenz daraus ist, dass rotierende Neutronensterne massereicher sein können als nicht rotierende Neutronensterne. Dies ermöglicht die Umkehrung des OPs-Szenarios:

Angenommen, ein Neutronenstern wird mit einem sehr hohen Spin (vielleicht durch die Kollision zweier anderer Neutronensterne) und einer Masse erzeugt, die höher ist als die kritische Masse, damit ein nicht rotierender Neutronenstern zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Anfänglich wird der Neutronenstern durch seinen Drehimpuls stabil gehalten, aber mit der Zeit verliert er an Drehimpuls (z. B. durch Emission von EM-Strahlung) und dreht nach unten. Irgendwann reicht der Drehimpuls nicht mehr aus, um den Kollaps zu verhindern, und der Neutronenstern kollabiert zu einem Schwarzen Loch.

Damit stellt sich die Frage, welcher Anteil der Masse eines rotierenden Schwarzen Lochs als aus "Rotationsenergie" bestehend betrachtet werden kann. Dies ist nicht einfach zu beantworten, da es in der Allgemeinen Relativitätstheorie keine klare Trennung der verschiedenen Energiearten gibt. Einige Hinweise lassen sich jedoch aus der Rotationsenergie von Neutronensternen am kritischen Kollapspunkt ablesen. Tabelle II von arXiv:1905.03656 gibt Werte für Masse ( $M$ ), Drehimpuls ( $J$ ) und Rotationsenergie ( $T$ ) solcher Neutronensterne in Abhängigkeit vom Modell der Zustandsgleichung für den Neutronenstern antron . Für ein solches Modell sind diese Werte

Start M & = 2,57 M_ J &= 4,183 imes10^ <49> ext T &= 2.415 mal 10^ <53> ext Ende


Nicht-rotierende Schwarze-Loch-Lösung der 4D-EGB-Schwerkraft

Die Theorie der statischen und kugelsymmetrischen Lösung der Gravitation kann durch Summieren der Einstein-Hilbert-Wirkung und Lovelock-Invarianten höherer Ordnung mit der verschwindenden nackten kosmologischen Konstante getrieben werden [9].

wo (M_P) , R, (alpha) und G sind die reduzierte Planck-Masse, der Ricci-Skalar der Raumzeit, die Gauß-Bonnet-Kopplungskonstante bzw. die Gauß-Bonnet-Invariante [9, 10]. Die Theorie dieses Schwarzen Lochs wurde bereits für (Dge 5) aufgestellt [35]. Aber der Gauss-Bonnet-Begriff G trägt nicht zum 4 beiD Gravitationsdynamik. Der Grund dafür ist, dass die Bewegungsgleichung den Term (D-4) enthält und dieser verschwindet, während (D=4) . Nach Umskalierung der Kopplungskonstanten (alpha ightarrow frac) würde der Faktor (D-4) entfernt. Wenn also das Lovelock-Theorem umgangen wird, ergibt sich eine nichttriviale Dynamik, und die statische und kugelsymmetrische Schwarze-Loch-Lösung wurde entdeckt [9].

Die statische und kugelsymmetrische Schwarze-Loch-Lösung in vierdimensionaler EGB-Schwerkraft hat die folgende Form

Hier M ist die Masse des Schwarzen Lochs. Der Parameter der Kopplungskonstante spielt eine dominante Rolle, die den Horizont des Schwarzen Lochs definiert. Durch Lösen von (f(r)=0) können wir die folgenden zwei Horizonte für nicht rotierende Schwarze Löcher in 4 . erreichenD EGB-Schwerkraft,

wobei, wie in Abb. 1 zu sehen, die Gauß-Bonnet-Kopplungskonstante auf (alpha < 1) beschränkt ist. Wenn (alpha > 0) ist, hat man zwei Horizonte. Ein entarteter Horizont wird gesehen, wenn (alpha = 0) . Andernfalls, (alpha < 0) , hat das Schwarze Loch nur einen Horizont. Es wurde widerlegt, dass der statische und kugelsymmetrische Ansatz in Gl. 2 möglicherweise nicht die reelle Lösung [9] für einen kurzen radialen Abstand (r^3 < -8 alpha M) . Wie in Abb. 1 gezeigt, ist das Schwarze Loch in 4D Die EGB-Schwerkraft existiert, wenn (alpha < 0) . Daher möchten wir die Bondi-Hoyle-Akkretion für mögliche Werte der Gauß-Bonnet-Kopplungskonstante entweder (0<alpha <1) oder (alpha <0) numerisch modellieren und diese mit der Theorie und der Schwarzschild-Lösung vergleichen. Wie auch in Referenz [16] festgestellt wurde, ist der Inner Stable Circular Orbit (ISCO) im Roman 4D Die Gauß-Bonnet-Schwerkraft kann in Abhängigkeit von der Kopplungskonstanten (alpha) größer oder kleiner als die in der Schwarzschild-Lösung sein.

Horizontradius des Schwarzen Lochs (r_+) und (r_-) als Funktion der Gauß-Bonnet-Kopplungskonstante (alpha)


Titel: Nicht rotierendes Schwarzes Loch in einer postnewtonschen Gezeitenumgebung

Wir untersuchen die Bewegung und Gezeitendynamik eines nicht rotierenden Schwarzen Lochs innerhalb einer post-newtonschen Außenraumzeit. Die Schwerkraft des Schwarzen Lochs wird in allen Größenordnungen in Gm/c . genau beschriebenr, wobei m die Masse des Schwarzen Lochs und r die Entfernung zum Schwarzen Loch ist. Die durch die äußere Umgebung erzeugte Gezeitenstörung wird als kleine Störung behandelt. In großer Entfernung vom Schwarzen Loch wird das Gravitationsfeld der äußeren Materieverteilung als ausreichend schwach angenommen, um durch die (erste) postnewtonsche Näherung der Allgemeinen Relativitätstheorie hinreichend beschrieben zu werden. Dort wird das Schwarze Loch als Monopolbeitrag zum gesamten Gravitationsfeld behandelt. Es gibt eine Überlappung in den Gültigkeitsbereichen jeder Beschreibung, und die Black-Hole- und Post-Newtonschen Metriken werden in der Überlappung abgeglichen. Das Matching-Verfahren liefert (i) eine Begründung der Aussage, dass ein nicht rotierendes Schwarzes Loch ein post-Newtonsches Monopol ist (ii) eine vollständige Charakterisierung der Koordinatentransformation zwischen dem inertialen, baryzentrischen System und dem beschleunigten Schwarz-Loch-System (iii) die Bewegungsgleichungen für das Schwarze Loch und (iv) die gravitoelektrischen und gravitomagnetischen Gezeitenfelder, die auf das Schwarze Loch wirken. Wir berechnen zunächst die Bewegungsgleichungen und weitere Gezeitenfelder, indem wir keine Annahmen über die Natur der postnewtonschen Umgebung treffen, die eine kontinuierliche Verteilung von Materie (um einen galaktischen Kern zu modellieren) oder eine beliebige Anzahl kondensierter Körper enthalten könnte. Als nächstes spezialisieren wir unsere Diskussion auf eine Situation, in der das Schwarze Loch Mitglied eines post-newtonschen Zweikörpersystems ist. Als Anwendung unserer Ergebnisse untersuchen wir die Geometrie des deformierten Ereignishorizonts und berechnen die Gezeitenerwärmung des Schwarzen Lochs, die Geschwindigkeit, mit der es aufgrund seiner Gezeitenwechselwirkung mit dem Begleitkörper Masse annimmt. « weniger


Wie entsteht ein nicht rotierendes Schwarzes Loch - Astronomie

Der Film zeigt eine turbulente Akkretionsscheibe, die ein nicht rotierendes (Schwarzschild) Schwarzes Loch umgibt, wie sie von einem entfernten Beobachter gesehen wird. Während der Sequenz bewegt sich die Kamera von einer frontalen (i = 1 Grad) Ansicht der Scheibe zu einem fast randseitigen Winkel (i = 80 Grad). Die relativistischen Effekte von Beaming und Light Bending werden bei höheren Neigungen immer deutlicher.

Animation, die das vorhergesagte Erscheinen einer turbulenten Scheibe um ein Schwarzes Schwarzschild-Loch zeigt, wie sie von einem entfernten Beobachter unter einem Neigungswinkel von 80 Grad gesehen wird - dh fast auf der Kante. Das Diagramm unten rechts zeigt das Profil der Linienemission der Scheibe unter der Annahme, dass die Linie lokal durch die vorhergesagte Scheibenemission angeregt wird.

Wie oben, außer dass die Scheibe mit der weniger extremen Neigung von 30 Grad betrachtet wird.

Mittleres azimutales Magnetfeld in der r-z-Ebene

Film des azimutal gemittelten toroidalen Feldes (1,3 Mb, mpeg)

Technische Details
Die Animationen stammen aus globalen magnetohydrodynamischen Simulationen der Scheibenakkretion in einem pseudo-newtonschen Potential (Paczynski und Wiita 1980). Das Hauptziel der Simulationen ist es, die vorhergesagte Variabilität der Akkretion Schwarzer Löcher zu untersuchen. Die Modelle sind dreidimensional, aber vertikal unstratifiziert und isotherm, und werden in Zylinderkoordinaten mit dem ZEUS MHD-Code mit einer Auflösung von 288 (phi) x 192 (r) x 48 (z) Netzpunkten berechnet. Wir berechnen die "Emission" im Disk-Rest-Frame mit mehreren leicht unterschiedlichen Vorgaben, aber in allen Fällen ist die Grundannahme, dass die lokale magnetische Spannung Regionen mit hoher Dissipation verfolgt.

Um die Bilder zu erstellen und die Lichtkurve zu berechnen, berechnen wir die Abbildung zwischen der Emission des Restrahmens und der von einem entfernten Beobachter gesehenen (die "Übertragungsfunktion") unter Verwendung einer Raytracing-Methode, die die relevanten relativistischen Effekte modelliert. Aufgrund der hohen Dopplerverschiebung in der Nähe der marginal stabilen Umlaufbahn gibt es eine starke K-Korrektur, die das detaillierte Erscheinungsbild der Bilder abhängig vom angenommenen Spektrum der Quelle verändert. Bei der Konstruktion der oben gezeigten Filme haben wir ein Potenzgesetz-Spektrum mit einem Index von -1 angenommen.

Die Filme zeigen etwa die Hälfte der in der Arbeit analysierten Simulationsdaten und berücksichtigen nicht die unterschiedliche Flugzeit von Photonen aus verschiedenen Regionen der Akkretionsscheibe, obwohl dieser Effekt ist in unsere Berechnungen von Lichtkurven und Leistungsspektren einfließen. Wir haben es auch nicht versucht visualisieren die Rotverschiebung verschiedener Teile der Scheibe - unsere Versuche, dies zu tun, sahen nicht sehr gut aus.


Eine kurze Erklärung der Physik Schwarzer Löcher

Schwarze Löcher, der Ereignishorizont und was passiert, wenn Sie sich in einem wiederfinden.

Was passiert, wenn man in ein Schwarzes Loch eindringt, ist die größte Bong-Rip-Frage der Astrophysik. Wie zu erwarten, ist die Antwort kompliziert. Hier versucht Space Time von PBS, dieses verwirrende Thema so zugänglich wie möglich anzugehen.

In diesem 10-minütigen Abschnitt (die zweite Hälfte ist im Grunde eine riesige Anzeige) führt uns Moderator Matthew O'Dowd durch ein Schwarzschild-Schwarzes Loch, das heißt, ein nicht rotierendes, ungeladenes Schwarzes Loch. Dieses Schwarze Loch ist der einfachste (wenn auch nicht wirklich einfache) Weg, dieses kosmische Phänomen zu erklären. Space Time speichert auch mehr überwältigende Konzepte, wie Paralleluniversen auf der anderen Seite von Schwarzen Löchern, für später.

Obwohl eine 10-minütige Erklärung komplizierter Astrophysik eine zu starke Vereinfachung darstellen soll, ist dieses kurze Video eine gute Grundlage für den Versuch, eines der wissenschaftlich und mathematisch anspruchsvollsten Konzepte zu verstehen.

Versuchen Sie, Ihr Gehirn nicht zu sehr zu verletzen.

Aktualisieren: Hier das zweite Video der Reihe.


Schau das Video: Černé díry útočí - o život (Dezember 2021).