当前位置:首页>三生万物奖>三种解散黑洞事件视界的方法以及两种保护机制

三种解散黑洞事件视界的方法以及两种保护机制

热帖

事件视界将黑洞从宇宙中分隔开来,从真实的意义上来说,黑洞的内部是它自己独立的时空。事件视界听起来很可怕,但它也是一种保护机制,如果没有它的存在,无限密集的奇点就暴露在外面的宇宙中。因此,我们将拥有裸奇点,这将破坏我们对因果关系的理解,我们宝贵的物理定律将变得错乱。

考虑到这个可怕的后果,彭罗斯提出了宇宙审查假说,它指出每个引力奇点都必须被一个事件视界所包围。许多物理学家认为这个假说是真的,但却不知道它为什么是真的。不过也有其他物理学家开始怀疑它的有效性。今天,我们将研究天体物理学,看看究竟如何形成裸奇点,以及宇宙如何工作以保护自己不受伤害。

三种解散黑洞事件视界的方法以及两种保护机制

解散黑洞视界

根据所谓的无毛定理,黑洞只能具有三个属性:质量、电荷和角动量。质量是黑洞形成的原因,所以最简单的黑洞只有这个属性。史瓦西黑洞就是最简单的黑洞,由于没有什么可以对抗空间的向内流动,所以事件视界是不可避免的。

除此之外,还有旋转黑洞或克尔黑洞。在它的内部,我们发现快速旋转已经将点状奇点旋转成一个环状奇点。形成环的相同旋转也将空间结构拖入一个漩涡,该漩涡抵消了由奇点质量引起的向内拉力。结果是我们在奇点周围得到了这个区域,在该区域中超光速向内的空间流动停止了,这就有点像台风眼一样。随着克尔黑洞自转的增加,内部视界的半径在扩大,在某个非常高的旋转速率下,内视界会和外层合并然后一起消失。不再有空间向内流动超过光速的区域,取而代之的是正常平稳运行的环奇点——裸奇环。

没有旋转的带电黑洞也有类似的情况,它是由Reissner–Nordström度规来描述的。在黑洞的中心奇点处存在电荷,导致负压再次抵抗引力。该黑洞也有一个内部视界,在其内部空间和时间看起来很正常。投入黑洞的电荷越多,它的内部视界就越大。和旋转黑洞的情况是一样的,在达到某些电荷量的时候,内外视界会合并且消失,剩下的就是一个裸奇点。

事实上,带电黑洞还有另一种方法形成裸奇点。黑洞通过霍金辐射将其质量泄漏出去,这意味着一个带电黑洞会在保持电荷的同时,慢慢缩小其外部视界。当外部视界缩小与内部视界相遇时,它们会消失留下一个裸奇点。旋转黑洞不会发生这样的事,因为霍金辐射会同时减少其角动量和质量。

三种解散黑洞事件视界的方法以及两种保护机制

保护机制

宇宙审查假说告诉我们,宇宙总能阻止引力奇点被剥夺其事件视界,但它并没有告诉我们其中的物理机制。不过,我们还是要谈谈我们所能理解的。

旋转的黑洞从它们吞下的东西中获得角动量。物质通常不会直接落入黑洞,它会随着轨道的衰减而螺旋进入,正是这个轨道角动量被反馈到黑洞。但是,为了让围绕黑洞运行的物体落入其中,它实际上必须失去一些角动量,否则它将永远保持轨道运行。例如,如果黑洞周围有一个气体盘,那么气体只会向内盘旋,因为角动量是通过摩擦向外移动的。当气体到达黑洞时,它已经失去了开始时的大部分角动量。

黑洞旋转得越快,气体必须失去更多的角动量才能落入其中。那是因为周围空间被旋转的黑洞所拖动,相当于给气体赋予了更多绕轨运行的角动量。在极端情况下,一个旋转速度快到将要失去视界的黑洞,它周围的气体可以完全靠空间拖拽绕轨运行,而不需要自己拥有角动量。因此,该极端黑洞就无法再从吸积中获得角动量,也就无法增加旋转速度来突破极限形成裸奇环。

三种解散黑洞事件视界的方法以及两种保护机制

对于带电黑洞,情况要简单得多,我们实际上并不期望任何真正的天体黑洞会保留电荷。任何物质附近的带电黑洞都会排斥同种电荷并吸引和吞噬异种电荷,这会导致黑洞所带电荷被迅速中和。就算我们有一种方法可以把同种电荷投入带电黑洞中,电荷增加的同时质量也会增加。并且根据质能方程,电场的能量也会产生有效质量来防止内视界的扩大赶上外视界,从而阻止裸奇点的产生。

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

给TA充能
共{{data.count}}人
人已充能
三生万物奖奇点妙想

五一假期观测指南:5月1日

2022-4-20 9:57:02

三生万物奖宇宙之谜

宇宙的尽头在哪里,宇宙的外面又是什么

2022-4-20 20:18:54

24 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 受伤的苗条

    任何人都承认实验是科学之母;这是确定不移的真理;谁也不会否认。

  2. 温柔方西牛

    在科学工作中;不愿意越过事实前进一步的人;很少能理解事实。

  3. 酷酷保卫发夹

    任何时候;我也不会满足;越是多读书;就越是深刻地感到不满足;越感到自己知识贫乏。科学是奥妙无穷的。

  4. 百褶裙疯狂

    在任何科学上的雏形;都有它双重的形象;胚胎时的丑恶;萌芽时的美丽。

  5. 大树欢呼

    天才是不足恃的;聪明是不可靠的;要想顺手拣来的伟大科学发明是不可想象的。

  6. 复杂与灯泡

    人类看不见的世界;并不是空想的幻影;而是被科学的光辉照射的实际存在。尊贵的是科学的力量。

  7. 海会依佛莲池居士

    天生的能力必须借助于系统的知识。直觉能做的事很多;但是做不了一切。只有天才和科学结了婚才能得最好的结果。

  8. 慈祥踢小馒头

    科学的惟一目的是减轻人类生存的苦难;科学家应为大多数人着想。

  9. cos蠢沫沫

    热爱实践而又不讲求科学的人;就好象一个水手进了一只没有舵或罗盘的船;他从来不肯定他往哪里走。

  10. 本田透

    热爱实践而又不讲求科学的人;就好象一个水手进了一只没有舵或罗盘的船;他从来不肯定他往哪里走。

  11. 朽木白哉

    在科学上最好的助手是自己的头脑;而不是别的东西。

  12. 仙桃桃

    任何人都承认实验是科学之母;这是确定不移的真理;谁也不会否认。

  13. 细心的水杯

    独立思考能力;对于从事科学研究或其他任何工作;都是十分必要的。在历史上;任何科学上的重大发明创造;都是由于发明者充分发挥了这种独创精神。

  14. 日记本超级

    科学上没有平坦的大道;真理的长河中有无数礁石险滩。只有不畏攀登的采药者;只有不怕巨浪的弄潮儿;才能登上高峰采得仙草;深入水底觅得骊珠。

  15. 太阳老迟到

    科学的进步取决于科学家的劳动和他们的发明的价值。

个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索