¿En qué se diferencian los agujeros negros giratorios de los agujeros negros de Schwarzschild?

A continuación se muestra un gráfico de un agujero negro no giratorio o de Schwarzschild con el radio azul del horizonte de eventos, [math] r [/ math], es igual a 2 veces la masa, [math] M [/ math], del agujero negro , [matemáticas] r = 2 M [/ matemáticas]. En el origen del gráfico estaría la singularidad del punto en [math] r = 0 [/ math].

La métrica de Schwarzschild es estacionaria o estática, lo que significa que la métrica, [matemática] g _ {\ mu \ nu} [/ matemática], es independiente del tiempo, [matemática] g_ {0 m} = 0 [/ matemática]. La métrica de Schwarzschild también es esféricamente simétrica, por lo que todas las coordenadas son funciones de [math] r [/ math].

A continuación hay gráficos de agujeros negros rotativos o Kerr con diferentes valores de momento angular, [matemática] a [/ matemática]. El anillo rojo externo es el horizonte de eventos externo y el anillo azul es el horizonte de eventos interno. ¡Sí, hay dos horizontes de eventos! Finalmente, el anillo rojo interno es la temida “singularidad del anillo”, donde la única forma de ingresar a la singularidad es cayendo en [matemáticas] \ theta = \ frac {\ pi} {2} [/ matemáticas], donde el agujero negro Parece que no está girando. Sí, es posible pasar por el interior de la singularidad del anillo a lo que se llama la “región de la máquina del tiempo”, pero eso merece una pregunta en sí misma.

Los agujeros negros giratorios descritos por la métrica de Kerr también son estáticos, pero no son esféricamente simétricos. Son axialmente simétricos, lo que significa que las coordenadas espaciales no son solo funciones del radio sino también del ángulo polar, [matemática] \ theta [/ matemática].

Arriba: agujero negro giratorio con [matemática] a = .75M [/ matemática]
Arriba: agujero negro giratorio con [matemática] a = .99M [/ matemática]

Por supuesto, hay muchas otras diferencias y detalles que definen los agujeros negros giratorios y no giratorios, pero estos son algunos de los aspectos más destacados.

Imágenes generadas por: Wolfram Demonstrations Project
Información de: Teoría general de la relatividad de Dirac y El espacio-tiempo de Kerr por Wiltshire, Visser y Scott

Los agujeros negros giratorios exhiben el efecto de “arrastre de cuadro”: mientras que para un agujero negro Schwarzshild si disparas una partícula o un fotón directamente hacia el centro del agujero negro, caerá en línea recta. Para un agujero negro giratorio, siempre “girará en espiral” hacia él.

la mayoría de las estrellas giran, por lo que se espera que los agujeros negros también roten . Un agujero negro giratorio demuestra la ecuación de campo de Einstein.
Todo gira. Realmente,
Si reemplazaras el Sol con un agujero negro de igual masa, la órbita de la Tierra no se vería afectada (habría otros problemas, como la ausencia de luz solar). Si reemplazaras el Sol con un agujero negro de igual volumen, la Tierra caería en él, en una espiral descendente, acelerando hacia este objeto masivo todo el tiempo.

y un agujero negro no giratorio no prueba nada …
las preguntas Sería más interesante si se pregunta cuál es la velocidad de rotación del agujero negro …

Sin entrar en gran detalle, la diferencia está en las formas de la singularidad y el horizonte de eventos.

Un agujero negro no giratorio tiene una singularidad puntual, mientras que un agujero negro giratorio tiene una singularidad de anillo.

Un agujero negro no giratorio tiene un horizonte de eventos esférico, mientras que un agujero negro giratorio tiene un horizonte de eventos elipsoide ligeramente achatado (aplanado / aplastado), con una región alrededor del horizonte de eventos (tocando los polos con respecto al eje de rotación) como la ergosfera en la que ninguna partícula puede permanecer en reposo “con respecto al infinito” (que es hablar sobre el punto de vista de un observador muy alejado del agujero negro, y que ninguna partícula con una trayectoria temporal, es decir, con una velocidad localmente menor que la velocidad de la luz, puede parecer estar en reposo para un observador de este tipo), pero de la que aún es posible escapar, si tiene los medios.

Un agujero negro de Schwarzschild es un ejercicio de laboratorio puro en Relatividad general. Lo usamos para comprender cómo el espacio-tiempo se deforma alrededor de una singularidad y construye un horizonte de eventos.

Un agujero negro de Kerr está más cerca de la vida real porque tiene giro (y carga). Las ecuaciones de Kerr predicen qué esperar al acercarse a un agujero negro giratorio.

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