Warum verdreht sich drehende Masse die Raumzeit?

Massive rotierende Objekte (wie Kerr-Schwarze Löcher) „verdrehen“ die Raumzeit um sich herum, wie von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Kann jemand qualitativ erklären, warum das passiert? Gibt es eine ziemlich einfache Beziehung zwischen Masse, Radius und Winkelgeschwindigkeit des sich drehenden Objekts und dem Grad des auftretenden Rahmenziehens?

NB: Ich habe nur ein grundlegendes Verständnis von Einsteins Feldgleichungen und Tensorrechnung.

Antworten (1)

Ein qualitatives Gefühl für diesen Effekt bekommt man, wenn man sich die Einsteinschen Feldgleichungen ansieht.

R μ v R 2 G μ v = 8 π G T μ v
Die rechte Seite beschreibt die Krümmung der Raumzeit und die linke Seite den Energie-Impuls-Gehalt. Jetzt hat ein rotierendes Objekt einen anderen Energie-Impuls-Tensor als ein nicht rotierendes Objekt (es gibt zusätzliche Terme aufgrund von Drehimpuls und Rotationsenergie). Natürlich wird die Raumzeitkrümmung auf diese zusätzlichen Terme reagieren. Dies führt zu dem von Ihnen erwähnten Rahmenziehen. Allerdings denke ich, dass es keinen einfachen allgemeinen Zusammenhang gibt, den du dir wünschst. Es gibt eine Lösung in einer schwachen Feldnäherung für dieses Problem (Lense-Thirring-Präzession), aber dies gilt natürlich nicht für Kerr-Schwarze Löcher.

"Die rechte Seite beschreibt die Krümmung der Raumzeit" - sind Sie sicher?.