Ring singularitet
En ringsingularitet eller ringularitet är gravitationssingulariteten för ett roterande svart hål , eller ett Kerr-svart hål, som är formad som en ring.
Beskrivning av en ringsingularitet
När en sfärisk icke-roterande kropp med en kritisk radie kollapsar under sin egen gravitation under allmän relativitet, föreslår teorin att den kommer att kollapsa till en enda punkt. Detta är inte fallet med ett roterande svart hål (ett Kerr-svart hål) . Med en flytande roterande kropp är dess fördelning av massa inte sfärisk (den visar en ekvatorial utbuktning ), och den har rörelsemängd . Eftersom en punkt inte kan stödja rotation eller rörelsemängd i klassisk fysik (allmän relativitet är en klassisk teori), är den minimala formen av singulariteten som kan stödja dessa egenskaper istället en ring med noll tjocklek men en radie som inte är noll, och detta hänvisas till som en ringularitet eller Kerr-singularitet.
Ett roterande håls roterande ramdragande effekter, som beskrivs av Kerr-metriken , gör att rumstid i närheten av ringen genomgår krökning i riktningen för ringens rörelse. Detta innebär i praktiken att olika observatörer placerade runt ett Kerr-svart hål och ombeds att peka på hålets synbara tyngdpunkt kan peka på olika punkter på ringen. Fallande föremål kommer att börja få rörelsemängd från ringen innan de faktiskt träffar den, och vägen som en vinkelrät ljusstråle tar (initialt färdas mot ringens centrum) kommer att krökas i ringens rörelseriktning innan den korsar ringen.
Genomförbarhet och nakenhet
En observatör som korsar händelsehorisonten för ett icke-roterande och oladdat svart hål (ett Schwarzschild svart hål ) kan inte undvika den centrala singulariteten, som ligger i den framtida världslinjen för allt inom horisonten. Man kan alltså inte undvika spaghettifiering av den centrala singularitetens tidvattenkrafter.
Detta är inte nödvändigtvis sant med ett Kerr-svart hål. En observatör som faller in i ett Kerr-svart hål kanske kan undvika den centrala singulariteten genom att på ett smart sätt använda den inre händelsehorisonten som är förknippad med denna klass av svarta hål. Detta gör det teoretiskt (men inte sannolikt praktiskt) möjligt för Kerrs svarta hål att fungera som ett slags maskhål , möjligen till och med ett genomflyttbart maskhål.
Kerr-singulariteten som ett "leksaks"-maskhål
Kerr-singulariteten kan också användas som ett matematiskt verktyg för att studera maskhålets "fältlinjeproblem". Om en partikel passeras genom ett maskhål, tyder kontinuitetsekvationerna för det elektriska fältet på att fältlinjerna inte bör brytas. När en elektrisk laddning passerar genom ett maskhål tycks partikelns laddningsfältslinjer utgå från ingångsmynningen och utgångsmynningen får ett underskott i laddningstätheten på grund av Bernoullis princip . (För massa får ingångsmynningen masstäthet och utgångsmynningen får ett massdensitetsunderskott.) Eftersom en Kerr-singularitet har samma egenskap tillåter den också att denna fråga studeras.
Förekomsten av ringsingulariteter
Det förväntas allmänt att eftersom den vanliga kollapsen till en punktsingularitet under allmän relativitet involverar godtyckligt täta förhållanden, kan kvanteffekter bli betydande och förhindra att singulariteten bildas ("quantum fuzz"). Utan kvantgravitationseffekter finns det goda skäl att misstänka att den inre geometrin hos ett roterande svart hål inte är Kerr-geometrin. Den inre händelsehorisonten för Kerr-geometrin är förmodligen inte stabil på grund av den oändliga blåförskjutningen av infallande strålning. Denna observation stöddes av undersökningen av laddade svarta hål som uppvisade liknande "oändligt blåskiftande" beteende. Även om mycket arbete har gjorts, fortsätter den realistiska gravitationskollapsen av föremål till roterande svarta hål, och den resulterande geometrin, att vara ett aktivt forskningsämne.
Se även
Vidare läsning
- Thorne, Kip , Black Holes och Time Warps: Einsteins skandalösa arv , WW Norton & Company; Omtryckt utgåva, 1 januari 1995, ISBN 0-393-31276-3 .
- Matt Visser , Lorentzian Wormholes: from Einstein to Hawking (AIP press, 1995)
