从几何上讲,黑洞的视界是球还是环?它是扁的还是椭圆的?

时间:2020-05-29 09:28:47   作者:
非旋转黑洞的史瓦西解是爱因斯坦引力场方程的球对称静态真空解。

同样地,描述旋转黑洞的克尔解是假设轴对称的静态真空解。

从几何上讲,黑洞的视界是球还是环?它是扁的还是椭圆的?

“没有毛发”定理断言,克尔黑洞实际上是最普通的静态真空解(如果我们允许静电场,我们得到的是克尔-纽曼解)。

但是我要注意这个结论,这意味着事件视界是球形的(在史瓦西的情况下)或者可能是扁圆球体(在克尔的情况下)

这两种描述都基于一个隐含的假设,即事件视界现在就在那里,是空间中的一个“物体”,它有一个可以测量的形状,或者至少可以用它的几何属性来表征。

但事实并非如此。对于外部观察者来说,事件视界还没有出现,也永远不会出现。它永远停留在外部观察者的未来。唯一能真正体验到视界的观察者是穿越视界的正在坠落的观察者。但是对于这个观察者来说,视界在空间中并不是一个清晰的形状;相反,它变成了过去的时间。这就像问上周四下午是球形还是扁圆形。

话虽如此,也许我只是有点太迂腐了。即使我们无法观察到视界本身,我们也可以想象,例如,一群火箭以给定的能量水平在黑洞外盘旋。对于史瓦西黑洞,这些火箭会形成一个球体;火箭的威力越大,就越接近尚未形成的事件视界。对于克尔黑洞,它们确实会形成一个扁圆的球体。

不过不是椭圆。椭圆的形状必须通过旋转来保持;而这种旋转,反过来,会产生引力辐射,导致黑洞失去能量,直到它稳定到克尔(或史瓦西)形式。

对于遥远的基准观察者来说,事件视界是球状的。静止的黑洞有一个活动视界。一个旋转的黑洞有一个扁球体的视界。

请注意,静止的黑洞只有一个相关的表面,称为事件视界。然而,旋转的黑洞有两个相关的平面,它们是扁球体。光学视界围绕着事件视界。两个视界之间的信息可以逃到基准观察者那里。

然而,信息可以离开或进入事件视界。事件视界上的时钟频率接近于零的极限。视界上的应力是无限的。所以任何到达视界的时钟都会被撕裂。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。