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微电子术语克尔黑洞简介

发布时间:2019-08-15 18:37:48

  克尔黑洞球对称性最差的坍缩恒星发出最多的引力波。一旦视界形成,恒星坍缩成了黑洞,则情况立即简化。转动的克尔黑洞的内部结构复杂。它的奇点是一个平躺在赤道面上的圆环,而不再是一个点。如果宇航员穿过这个环就到达对面的区域,那里有一个白洞,它像一个弹射器,能把宇航员立即 发射 到有待发现的外部世界,即另一个宇宙中。

  所有恒星都在自转,因而就不是严格球形的,而是在两极处稍稍变干,于是一颗真实恒星的引力坍缩就不能由球对称的史瓦西解来精确地描述。实际上,恒星周围时空的几何将由于引力波的产生而变得相当复杂。

  为什么引力波会扰乱几何呢?道理很简单:所有运动物质(例如一颗转动恒星)的引力场都随时间变化。因此,由引力造成的时空弯曲在每个时刻都会变化,以反映新的物质构造。这种再调节像一种 皱纹 ,以光速在背景几何中传播。

  球对称性最差的坍缩恒星发出最多的引力波。一旦视界形成,恒星坍缩成了黑洞,则情况立即简化。在视界形成的瞬间,其形状可能仍不规则,并表现出剧烈的振动,但在不到1秒钟之内引力波会抹去所有的不规则性。于是视界停止振动并成为单一的平滑的形状,即一个两极因离心力而变扁平的椭球面。

  这就是为什么一颗规缩成黑洞的转动恒星的引力场会最终达到一个平衡状态,这个状态只依赖于两个参量,即质量和角动量,后者表征恒星的转动,类似于基本粒子的自旋。

  爱因斯坦方程有一个只依赖于这两个参量的精确解。这个解由新西兰物理学家罗伊 克尔(RoyKerr)于1962年得到,描述的是转动黑洞的引力场。这个理论发现有着重要的天文学意义,其价值不亚于一种新基本粒子的发现。科学总是这样,理论与实验相互促进发展。

  要注意的是,史瓦西几何描述的是一个球形物体的引力场,不论该物体是否处于静止;而克尔几何描述的只是一个最后的平衡态,它只适用于视界已经形成和所有的畸形都已被引力波扫除之后,而不能用于转动恒星的实际坍缩过程。

  克尔黑洞与白洞

  和不转动的施瓦西黑洞相比,转动的克尔黑洞的内部结构要复杂得多。它的奇点是一个平躺在赤道面上的圆环,而不再是一个点。如果宇航员穿过这个环就到达对面的区域,那里有一个白洞,它像一个弹射器,能把宇航员立即 发射 到有待发现的外部世界,即另一个宇宙中。另外,在克尔黑洞的真实视界边界以内还有着第二个视界(内视界)。这个球形面包围开 保护 着圆环状的奇点,内、外视界间的区域不受奇异性的影响(指从奇异环发出的信号不可能逃出内视界)。随着黑洞角动量的增大,内视界膨胀而外视界收缩,二者不趋于重合。

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