Вращающаяся чёрная дыра

Вращающаяся чёрная дыра — чёрная дыра, которая обладает моментом импульса, то есть вращается вокруг одной из своих осей симметрии.

Границы Керровской чёрной дыры, согласно понятиям астрофизики. Нет физической «поверхности» как таковой. Согласно анализу свойств чёрных дыр и их взаимодействий, лучше сказать, что границы являются математической поверхностью или набором точек в пространстве-времени^[1]

Типы чёрных дыр

Известны четыре точных решения уравнений поля Эйнштейна для чёрных дыр, которые помогают описать гравитацию в общей теории относительности. Две из них вращаются: чёрные дыры Керра и Керра — Ньюмена.➤ Считается, что каждая чёрная дыра быстро распадается до стабильной чёрной дыры, и по теореме об отсутствии волос (кроме квантовых флуктуаций) стабильные чёрные дыры могут быть полностью описаны в любой момент времени следующими числами:

• эквивалентность массы и энергии М
• импульс Р (три компонента)
• момент импульса J (три компонента)
• радиус-вектор х (три компонента)
• электрический заряд Q

Пока падающий наблюдатель с очень высокой быстротой попадает на вращающуюся чёрную дыру за конечное собственное время (слева), с точки зрения стороннего наблюдателя на бесконечности он останавливается на горизонте, приближаясь к нулевой скорости относительно неподвижного зонда на месте, и в то же время бесконечно часто вращается вокруг горизонта с увлечением инерциальных систем отсчёта (справа)

Эти 11 чисел представляют собой сохраняющиеся свойства объекта, которые можно определить на расстоянии, путём изучения его электромагнитных и гравитационных полей. Все остальные изменения чёрной дыры либо уйдут в бесконечность, либо будут поглощены чёрной дырой. Это потому, что всё происходящее в пределах горизонта событий чёрной дыры не может повлиять на события вне её.

Следуя из этих характеристик, четыре вида чёрных дыр могут быть определены следующим образом:

	Невращающиеся (от J = 0)	Вращающиеся (с J > 0)
Незаряженные (Q = 0)	Шварцшильда	Керра
Заряженные (Q ≠ 0)	Райсснера-Нордстрёма	Керра-Ньюмана

Образование

Вращающиеся чёрные дыры образуются при гравитационном коллапсе массивных вращающихся звёзд либо при коллапсе скопления звёзд или газа с общим моментом импульса отличным от нуля. Так как большинство звёзд вращается, предполагается, что и большинство чёрных дыр в природе являются вращающимися чёрными дырами. В конце 2006 года астрономы сообщили оценочные показатели скорости вращения чёрных дыр в Астрофизическом журнале. Чёрная дыра в Млечном пути, GRS 1915+105, может вращаться 1150 раз в секунду^[2], приближаясь к теоретическому верхнему пределу.

Связь с гамма-всплесками

Образование вращающейся чёрной дыры из гиперновой звезды принято рассматривать как выбросы гамма-всплесков.

Преобразования в чёрную дыру Шварцшильда

Вращающаяся чёрная дыра может производить большое количество энергии за счёт своей вращательной энергии. Это происходит посредством процесса Пенроуза внутри эргосферы чёрной дыры, за пределами её горизонта событий. В некоторых случаях извлечения энергии вращающаяся чёрная дыра может постепенно уменьшаться до Шварцшильдовской чёрной дыры — минимальной формы, от которой невозможно получить никакой энергии. Однако скорость вращения Керровской чёрной дыры никогда не достигнет нуля.

Метрика Керра и метрика Керра — Ньюмена

Понятие вращающейся чёрной дыры является решением уравнения Эйнштейна. Существуют два известных точных решения — метрика Керра и решение Керра-Ньюмена. Эти решения представляют типичные вращающиеся черные дыры вне горизонта событий. Считается, что эти решения отображают практически все возможные вращающиеся чёрные дыры, а также позволяют моделировать и понимать их свойства и поведение в космосе.

См. также

• Керровские чёрные дыры как червоточины
• БХЛ-сингулярность — решение, представляющее внутреннюю геометрию чёрных дыр, образованных путём гравитационного коллапса.
• Процесс Пенроуза
• Эргосфера
• Спин-флип
• Момент взрыва чёрной дыры