La ergosfera es una región ubicada fuera de un agujero negro giratorio .
Es una estructura fascinante, donde todo, hasta el tejido del espacio-tiempo mismo, es arrastrado, forzado a girar conjuntamente con el agujero negro. Es este mismo efecto de arrastre de cuadro el que hace posible escapar de la vecindad de un agujero negro giratorio, a una distancia en la que un agujero negro no giratorio seguramente te habría absorbido.
Debido a este efecto de arrastre, los objetos dentro de la ergosfera no pueden aparecer estacionarios con respecto a un observador externo a una gran distancia a menos que ese objeto se mueva a una velocidad superior a la de la luz (una imposibilidad) con respecto al espacio-tiempo local.
Fuera de la ergosfera, este efecto es notable, pero no inevitable: si volamos lo suficientemente rápido en contra de la dirección de giro, podríamos quedarnos en un lugar con respecto a un observador distante.
En la superficie de la ergosfera, tendríamos que volar a [matemáticas] c [/ matemáticas] para mantener esta posición, lo cual es imposible.
¡Un fotón ubicado precisamente en el borde del ecuador de la ergosfera y que viaja contra la dirección de la rotación del agujero negro, se encontraría atrapado, moviéndose lo más rápido posible con respecto al espacio-tiempo a su alrededor, pero totalmente estacionario con respecto a las estrellas distantes!
El tamaño de la ergosfera no es necesariamente proporcional al radio del horizonte de eventos. Es bastante proporcional a la gravedad del agujero negro y su momento angular. Un punto en los polos no se mueve y, por lo tanto, no tiene momento angular, mientras que en el ecuador un punto tendría su mayor momento angular. Esta variación del momento angular que se extiende desde los polos hasta el ecuador es lo que le da a la ergosfera su forma oblatada. A medida que aumenta la masa del agujero negro o su velocidad de rotación, también aumenta el tamaño de la ergosfera.
La superficie externa de la ergosfera se llama Superficie estática o Límite estático . Esto se debe a que las líneas mundiales cambian de ser como el tiempo fuera del límite estático a ser como el espacio dentro de él. Es la velocidad de la luz que define arbitrariamente la superficie de la ergosfera.
Es coincidente con el horizonte de sucesos en el polo de rotación pero a una mayor distancia del horizonte de sucesos en el ecuador. Fuera de esta superficie, el espacio todavía se arrastra pero a un ritmo menor.
Ahora aquí hay algo genial …
Si una nave espacial está orbitando en la dirección de rotación del agujero negro, experimentará un aumento de velocidad desde el marco de un observador distante a medida que se acerca al agujero negro. Si la nave espacial tiene suficiente combustible y enciende sus motores de la manera correcta, ¡puede regresar de la ergosfera, acelerada sustancialmente por los efectos de arrastre de fotogramas del agujero negro en una versión sobrealimentada del efecto de honda gravitacional ! ¡Así es como podemos escapar de un agujero negro giratorio!
Un objeto puede ganar energía entrando en la rotación del agujero negro y luego escapando de él, llevándose así parte de la energía del agujero negro. El agujero negro en realidad tendrá su rotación más lenta debido a la inercia de la nave, así como al combustible que dejó. Esto atenúa el giro del objeto central a medida que los acelera. Este proceso de eliminar energía de un agujero negro giratorio es lo que llamamos el Proceso de Penrose.
Cuando el agujero negro pierde algo de impulso angular para acelerar nuestra nave espacial, ¡ la ergosfera se encoge!
Sí, esto fue sugerido por Roger Penrose, el mismo tipo que ideó mi ilusión favorita …
¡El triángulo de Penrose!
Importancia del proceso de Penrose
El Proceso de Penrose puede ser responsable de algunas de las emisiones de rayos X de alta energía que los astrofísicos han visto venir de los núcleos de galaxias distantes.
¡Esta es una forma de extraer la energía de un agujero negro giratorio! ¡Qué increíble es eso!
Gracias por leer 😀
Notas al pie : Si te atrae la gravedad de los agujeros negros, mira mi blog de Quora: los agujeros negros no son tan negros
