Вращение черной дыры: как это возможно?
Черные дыры — это одни из самых загадочных объектов во Вселенной, и вопрос о том, как они могут вращаться, несмотря на эффект замедления времени у горизонта событий, является интересной темой для научных исследований.
Основы теории
Черные дыры описываются решениями уравнений Эйнштейна в общей теории относительности. Одним из таких решений является метрика Керра, которая описывает черную дыру, обладающую угловым моментом. Вращающаяся черная дыра, как предполагает эта метрика, имеет ось вращения, и её свойства детерминируются двумя параметрами: массой и угловым моментом. Метрика Керра отличает такие черные дыры от сферически-симметричных черных дыр Шварцшильда, которые не вращаются.
Угловой момент и замедление времени
Для внешнего наблюдателя время будто бы замедляется по мере приближения объекта к горизонту событий черной дыры, вплоть до остановки у самого горизонта. Однако это явление — иллюзия, связанная с гравитационным эффектом, существующим для удалённого наблюдателя. Внутри системы, падающей в черную дыру, время проходит иначе. Таким образом, сама черная дыра может продолжать вращаться на основе своего углового момента, даже если удаленный наблюдатель и не наблюдает изменений времени у горизонта.
Почему вращение возможно?
Ключ к пониманию кроется в сохранении углового момента. При формировании черной дыры какой-либо вращающейся звездой угловой момент не исчезает — он передаётся образующейся черной дыре. В теории Керра именно угловой момент обеспечивает вращение пространства-времени вокруг черной дыры, создавая так называемую «область эрго». Внутри этой области вращение пространства-времени настолько интенсивно, что любое тело, находящееся в ней, должно вращаться вместе с черной дырой.
Этот процесс демонстрирует, что, несмотря на замедление времени с точки зрения удаленного наблюдателя, вращение самой черной дыры изнутри продолжает существовать как проявление сохранения физических законов, таких как закон сохранения углового момента.
Категория: Астрономия
Теги: гравитация, космология, общая теория относительности