黑洞的实际大小是多少?(5)
2023-05-03 来源:飞速影视
旋转黑洞的阴影(黑色),视界和电流圈(白色)。图像中显示的a的数量各不相同,与黑洞角动量与其质量的关系有关。请注意,事件视界望远镜看到的黑洞的阴影(红色边框)比黑洞本身的事件视界或大气层(白色)大得多。
图片来源:Yukterez(Simon Tyran,维也纳)/维基共享资源
4.)事件视界呢?正如我们已经说过的,现实的黑洞不是不旋转的;它们以大量的角动量旋转。这种旋转具有迷人的数学效应:你得到的不是导致一个事件视界,而是两个解决方案,对应于“外部”和“内部”事件视界。尽管物理学家对这两种解决方案的含义存在争议,但普遍的共识似乎是外层肯定存在物理,而内层地平线可能不存在。
外视界的功能类似于非旋转情况下的标准事件视界,但旋转将其推得更远:沿着黑洞的“赤道”比在“两极”更远。黑洞旋转得越快,失真就越大,达到理论最大速率。然而,正如我们之前所讨论的,旋转过快的黑洞将从彭罗斯过程中释放出自旋能量,向更慢、更长期的稳定状态旋转,进一步减小事件视界的大小。
在史瓦西黑洞的事件视界内外,空间像移动人行道或瀑布一样流动,这取决于你想如何想象它。在事件视界,即使你以光速奔跑(或游泳),也无法克服时空的流动,时空将你拖入中心的奇点。然而,在事件视界之外,其他力(如电磁)可以经常克服重力的拉力,甚至导致下落的物质逃逸。
学分:安德鲁·汉密尔顿/JILA/科罗拉多大学
5.)但是黑洞的外部事件视界内部呢?现在,对于注重细节的物理学家来说,事情变得非常有趣。如果我们的黑洞没有旋转,一旦你越过事件视界,你将不可避免地跌向中心奇点,别无选择。然而,你将无法看到来自太空中其他方向的其他一切;相反,黑洞内部因果相连的部分形成了一种特殊的数学形状:一条被称为心形的心形曲线。
你最终达到的奇点将是点状的,因此将具有无限的密度(以及无限小的体积)。虽然我们不知道奇点会发生什么——我们需要一个量子引力理论才能确定——但很明显,我们已知的物理定律被打破了,只产生了无意义的答案。
然而,如果你允许你的黑洞旋转,这意味着它不仅有固有的质量,还有角动量,一切都会改变。
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