題:
我們怎麼知道黑洞正在旋轉?
sirzento
2019-09-13 16:36:18 UTC
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如何知道黑洞是否在自轉?

如果行星在自轉,您可以清楚地看到它,但您實際上看不到黑洞。

接下來的事情是物質與相鄰物質相互作用,我們可以看到BH周圍的物質在哪個方向旋轉(例如,如果您在水上旋轉一個球,則周圍的水也會在同一方向旋轉),但是不能從事件視界內部到外部進行交互,因此,事件視界中的物質將僅與重力交互(就像BH沒有摩擦)。

現在重力。我想如果一個大物體不是完全均勻,但我認為BH在各個方向上都具有相同的引力,就可以測量重力的差異。

我在這裡缺少什麼?觀察黑洞正在旋轉,或者甚至更好地測量速度有多快,甚至可以檢測或確定

我們相信BH正在旋轉(或旋轉)以保留角動量。同樣,通過無毛定理,BH的獨特之處在於質量,電荷和角動量。
必須假設一切都在旋轉-您必須找到角動量方程式的非常具體的解決方案,才能得出任何不會旋轉的東西。
@KornpobBhirombhakdi無毛猜想還不是一個定理。
@chrylis不,實際上是多個定理。但是,如果宇宙不是我們認為的那樣,那麼定理的條件就可能會出現多個潛在的“出局”。
黑洞是一個空間非常扭曲的區域,正如您所指出的,我們實際上看不到空間,並且事件範圍內的內容的實際配置基本上無關緊要,因為它與EH之外的內容沒有因果關係,如史蒂夫·林頓(Steve Linton)的回答中所述。因此,我們最好的辦法是觀察EH附近物質的行為。 FWIW,大多數黑洞候選者似乎都有*很多*的自旋,其中$ a \ ge 0.5 $,大約是光速的50%或更高。有關幾個SMBH旋轉的圖表,請參閱https://astronomy.stackexchange.com/a/20292/16685。
一種相關的但旋轉的對象隨其拖動時空(已通過實驗驗證)。 https://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/earth_drag.html
@mmeent您具體指的是哪些定理?其中一些具有不切實際的假設,而不僅僅是可能的假設。
-1
一個簡單的理解就是,一個黑洞起源的恆星正在旋轉-它仍然是同一顆恆星。東西只是在太空中“保持旋轉”。
我也對黑洞旋轉感到困惑。在鏈接的問題“黑洞的最大旋轉速率?”下看到我的問題的一個很好的答案。
五 答案:
benrg
2019-09-14 05:16:14 UTC
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自旋物質的引力場或自旋黑洞使周圍的物質開始自旋。這稱為“ 框架拖動”或“重力磁性”,後者的名稱來自與移動電荷的磁效應極為相似的事實。重力磁場的存在與重力的有限速度有關,因此在牛頓重力中無限存在,但它並不存在,但存在於廣義相對論中,對於黑洞來說,它足夠大,可以被檢測到。

此外,出於純粹的理論原因,我們希望所有黑洞都在旋轉,因為非旋轉的黑洞與旋轉的黑洞相同,且角速度正好為零,因此沒有理由說黑洞的角速度恰好為零。相反,由於它們比坍塌產生它們的物質小得多,因此即使坍縮物質的很小的隨機淨角動量也應導致快速旋轉的黑洞。 (對此的經典比喻是,溜冰者拉入手臂時旋轉速度更快。)

也許值得一提的是,“拖曳幀”對於地球或我們的太陽來說是一個非常小的影響,但是對於黑洞來說卻是一個很大的影響。
Anders Sandberg
2019-09-13 20:09:47 UTC
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最內層的穩定圓形軌道根據轉速而不同。吸積盤伸入ISCO,因此產生了可觀察到的變化。從超大質量黑洞的旋轉

對於 $ a = 1 $ span>(相對於軌道粒子的前移感),我們有 $ r_ {isco} = M $ span>。該坐標值與事件範圍所具有的坐標值相同,但是實際上,該位置的坐標係是唯一的,並且兩個位置之間存在有限的適當距離。隨著減少, $ r_ {isco} $ span>在 $ r_ {isco} = 6M $ span>時單調增加。 $ a = 0 $ span>達到 $ r = 9M $ span>的最大值時-container“> $ a = -1 $ span>(最大自旋逆行到軌道粒子)。如下所述,ISCO為吸積盤設置了有效的內邊緣(至少對於我們將在此處考慮的盤配置)。因此,ISCO的自旋相關性直接轉化為自旋相關的可觀測值。隨著自旋的增加和ISCO半徑的減小,椎間盤在提取/輻射積聚物質的重力結合能方面變得更加有效,椎間盤變得更熱,與內椎間盤相關的時間頻率增加,並且椎間盤的引力紅移

憑經驗,通過查看吸積盤的光譜,我們可以估計 $ a $ span>。 >

這是否僅適用於超大質量黑洞(引用來源的主題),或者僅適用於較小的黑洞,只要它們具有種植盤?
您可能還想對[什麼定義圍繞黑洞的吸積盤的平面?]的答案添加一個答案(https://astronomy.stackexchange.com/q/26995/7982)
@uhoh-是的,這適用於帶有吸積盤的所有黑洞。我認為對超大質量黑洞的研究比較好,因為與恆星質量黑洞相比,更大的尺度使辨別圓盤末端的特徵更容易看清。
mmeent
2019-09-14 15:45:42 UTC
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黑洞的引力場取決於其質量和自旋。這有許多可觀察到的結果:

  • 如安德斯·桑德伯格(Anders Sandberg)的答案所述,黑洞(ISCO)周圍有一個最小的圓形軌道,其半徑取決於黑子的旋轉孔。因此,如果您看到物質在吸積盤上的黑洞中繞行,則內邊緣將在自旋上給出一個下限。特徵頻率和衰減率取決於最終黑洞的質量和自旋。對於大聲合併(例如GW150914),可以測量這種所謂的振鈴衰減,從而直接測量形成的黑洞的質量和旋轉。
  • 在合併之前,單個黑色的旋轉孔會影響吸氣的演變方式,這會烙印在觀察到的重力波形上。通過將觀察到的波形與理論上預期的針對不同自旋的模板進行比較,可以(嘗試)測量合併的黑洞的自旋。 (因此,大多數觀察到的(已發布的)合併可能與兩個BH都不旋轉一致。)
  • 黑洞的旋轉也會影響其偏轉光線的方式。因此,可以使用事件視界望遠鏡拍攝的黑洞陰影圖片確定黑洞的旋轉(如果碰巧以直角觀看)。
+1是一個“很好的答案”,謝謝!我對第三個項目不太了解,所以我問了一個新問題:[黑洞的“陰影”是什麼,以及觀察黑洞的最佳角度來測量旋轉度?] com / q / 33387/7982)
同樣,事件視界在“赤道”處凸出,就像地球的半徑在其赤道處稍大一樣。
@Acccumulation這是一個依賴於坐標的語句。例如,在常用的Boyer-Lindquist坐標系中情況並非如此。因此,我懷疑它能否轉化為可觀察到的效果。
Rob
2019-09-15 10:44:18 UTC
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Rory的評論所述, 必須 空間中的某個物體在某個時間點會獲得旋轉。任何物體都具有重力,並且旋轉速度為零時,一旦接觸另一個物體,旋轉就不會旋轉。

雖然是事實,但不太可能,它可能會被另一個完全抵消其自旋的物體撞擊,只是另一個物體出現只是時間問題,因此,太空中的物體更有可能發生

例如,參見 SXS協作視頻:“ 二進制黑洞GW151226的靈感與融合”:

Black Hole Spin

角動量是線性動量和守恆量(總角)的旋轉當量封閉系統的動量保持不變。密度越大,物體旋轉越快,以保持其角動量。

對於尋求更多信息的人,我將包括以下參考文獻:

Steve Linton
2019-09-13 18:02:17 UTC
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黑洞外的引力場的一種思維方式是,它是一種化石或冰凍的印象。它反映了當事件被“鎖定”在事件視界內時在黑洞中形成/掉落的物質的重力,因此無法影響外界的任何事物,包括引力場。

如果該階段的物質具有淨角動量,則黑洞外的引力場將不同。在數學上,它是由愛因斯坦方程式的Kerr解而不是Schwarzschild解來描述的。這種差異可以通過多種方式觀察到,例如光或靠近黑洞的物質的行為。

是的,但是我們如何“知道”黑洞正在旋轉?只有最後一句話的最後一半才開始回答這個問題,但是“在光或物質的行為中”並沒有真正說出什麼。


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