克爾黑洞是怎么形成的
克爾黑洞是怎么形成的
克爾黑洞，是不隨時(shí)間變化的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸對(duì)稱黑洞，那么克爾黑洞是怎么形成的呢?接下來就跟著學(xué)習(xí)啦小編一起去看看吧。
克爾黑洞的介紹：
克爾黑洞，是不隨時(shí)間變化的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸對(duì)稱黑洞。這類黑洞的中心是一個(gè)奇環(huán)，有內(nèi)、外兩個(gè)世界，兩個(gè)世界之間是單向膜區(qū)，洞外還帶有能層。克爾黑洞的真正視界是外世界，進(jìn)入能層而未進(jìn)入外視界的物體還有可能逃離，但進(jìn)入外視界的物體，將在單向膜區(qū)不可逆轉(zhuǎn)的下落，直至穿過內(nèi)視界。克爾黑洞可能與白洞連接，因此，進(jìn)入克爾黑洞的物體只要不撞在奇環(huán)上有可能從白洞出來.。
克爾黑洞的形成：
所有恒星都在自轉(zhuǎn)，因而就不是嚴(yán)格球形的，而是在兩極處稍稍變化，于是一顆真實(shí)恒星的引力坍縮就不能由球?qū)ΨQ的史瓦西解來精確地描述。實(shí)際上，恒星周圍時(shí)空的幾何將由于引力波的產(chǎn)生而變得相當(dāng)復(fù)雜。
為什么引力波會(huì)擾亂幾何呢?道理很簡(jiǎn)單：所有運(yùn)動(dòng)物質(zhì)(例如一顆轉(zhuǎn)動(dòng)恒星)的引力場(chǎng)都隨時(shí)間變化。因此，由引力造成的時(shí)空彎曲在每個(gè)時(shí)刻都會(huì)變化，以反映新的物質(zhì)構(gòu)造。這種再調(diào)節(jié)像一種“皺紋”，以光速在背景幾何中傳播。
球?qū)ΨQ性最差的坍縮恒星發(fā)出最多的引力波。一旦視界形成，恒星坍縮成了黑洞，情況則立即簡(jiǎn)化。在視界形成的瞬間，其形狀可能仍不規(guī)則，并表現(xiàn)出劇烈的振動(dòng)，但在不到1秒鐘之內(nèi)引力波會(huì)抹去所有的不規(guī)則性。于是視界停止振動(dòng)并成為單一的平滑的形狀，即一個(gè)兩極因離心力而變扁平的橢球面。
這就是為什么一顆規(guī)縮成黑洞的轉(zhuǎn)動(dòng)恒星的引力場(chǎng)會(huì)最終達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)只依賴于兩個(gè)參量，即質(zhì)量和角動(dòng)量，后者表征恒星的轉(zhuǎn)動(dòng)，類似于基本粒子的自旋。
克爾黑洞的性質(zhì)：
另外它還有一個(gè)重要性質(zhì)：我們可以從中提取能量。這聽起來有些不可思議，因?yàn)槲覀兌颊J(rèn)為黑洞是一毛不拔的吝嗇鬼。
這里的奧秘在于克爾黑洞有能層，意思就是能夠從中提取能量的一層。克爾黑洞的能量組成有倆部分：質(zhì)量對(duì)應(yīng)的引力能和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)能。我們所能提取的是轉(zhuǎn)動(dòng)能。
提取方法
方法是：派飛船進(jìn)入能層，然后朝黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)方向的反方向扔下一個(gè)重物，然后快速離去。這個(gè)過程會(huì)使黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量降低，減少的部分轉(zhuǎn)移到飛船上，另外，轉(zhuǎn)動(dòng)量也降低，這部分能量也轉(zhuǎn)移到了飛船上，這就從黑洞中提取了能量。不過，黑洞也不吃虧，它雖然失去了轉(zhuǎn)動(dòng)能，但是得到了一大塊物質(zhì)。黑洞并不在乎轉(zhuǎn)動(dòng)能，它在乎的是視界的面積。黑洞進(jìn)行的任何活動(dòng)都保持視界面積只增加不減少，上述過程能夠使視界面積增加，所以能夠進(jìn)行。
克爾黑洞的科學(xué)理論：
愛因斯坦方程有一個(gè)只依賴于這兩個(gè)參量的精確解。這個(gè)解由新西蘭物理學(xué)家羅伊·克爾(Roy Kerr)于1962年得到，描述的是轉(zhuǎn)動(dòng)黑洞的引力場(chǎng)。這個(gè)理論發(fā)現(xiàn)有著重要的天文學(xué)意義，其價(jià)值不亞于一種新基本粒子的發(fā)現(xiàn)。科學(xué)總是這樣，理論與實(shí)驗(yàn)相互促進(jìn)發(fā)展。
要注意的是，史瓦西幾何描述的是一個(gè)球形物體的引力場(chǎng)，不論該物體是否處于靜止;而克爾幾何描述的只是一個(gè)最后的平衡態(tài)，它只適用于視界已經(jīng)形成和所有的畸形都已被引力波掃除之后，而不能用于轉(zhuǎn)動(dòng)恒星的實(shí)際坍縮過程。
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