Wozu drehen sich Schwarze Löcher relativ?

Aber wenn Sie anfangen, um ihn herumzulaufen, bewegt er sich relativ zu Ihnen schneller oder langsamer. In diesem Fall hat die Scheibe eine Grundgeschwindigkeit von 60 U/min, weil sie in diesem Fall in Bezug auf den Tisch etwas zu drehen hat.

Eigentlich ist das grundlegend falsch. Das Drehen der Scheibe hat im Prinzip nichts mit dem Tisch zu tun. Beschleunigung, einschließlich Schleudern, ist nicht relativ. Es kann ohne Bezug zu einem externen Objekt gemessen werden. Beispielsweise unter Verwendung eines Ringinterferometers oder eines Gyroskops.

Es spielt keine Rolle, ob das Objekt eine Scheibe oder ein Schwarzes Loch oder irgendetwas anderes ist, die Drehung ist nicht relativ wie die Trägheitsbewegung.

Wenn ich mich um das Schwarze Loch herum bewege, dreht sich das Schwarze Loch relativ zu mir langsamer und hat folglich einen größeren Ereignishorizont.

Der Ereignishorizont ist ein globales und unveränderliches Merkmal der Raumzeit. Ihre Bewegung ändert es nicht. Natürlich können Sie beliebige Koordinaten verwenden und die Koordinatengröße nach Belieben ändern. Welche Ereignisse sich jedoch am Ereignishorizont befinden, wird durch Ihre Bewegung nicht verändert.

Dies ist nur Newtons Eimer im modernen Gewand. Die beste Erklärung dieses Effekts, die ich gesehen habe, ist in Carlo Rovellis Buch Quantum Gravity , das ihn als Rotation in Bezug auf das Gravitationsfeld erklärt . Nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie ist das Gravitationsfeld eine reale physikalische Größe. Und Rovelli sagt über Newtons Eimer (auf Seite 56 der gebundenen Ausgabe von 2005):

Einsteins Antwort ist einfach und fulgurierend:

Das Wasser dreht sich in Bezug auf eine lokale physikalische Einheit: das Gravitationsfeld.

Rovelli hält dies für so wichtig, dass er es unterstreicht und kursiv setzt; aber meine Formatierungsfähigkeiten reichen nicht dazu. Und ja, fulgurieren ist ein echtes Wort .

Wozu drehen sich Schwarze Löcher relativ?

Relativ zu einem unendlich weit vom Loch entfernten Trägheitsbezugssystem, in dem das Loch keine Translationsbewegung hat.

Und was passiert, wenn du dich darum bewegst?

Ein rotierendes Schwarzes Loch ist azimutal symmetrisch. Es „sieht“ aus jedem Azimutwinkel gleich aus. Sein Spin-Parameter$a$in der Kerr-Metrik hat nichts damit zu tun, wie schnell Sie sich um sie herum bewegen.

Nehmen wir an, auf einem Tisch liegt eine Scheibe, die sich mit 60 U/min dreht. Im Stand dreht er mit 60 U/min. Aber wenn Sie anfangen, um ihn herumzulaufen, bewegt er sich relativ zu Ihnen schneller oder langsamer. In diesem Fall hat die Scheibe eine Grundgeschwindigkeit von 60 U/min, weil sie in diesem Fall in Bezug auf den Tisch etwas zu drehen hat.

Nein, die Tabelle ist nicht erforderlich, um einen Unterschied zwischen einer sich drehenden Scheibe und einer stationären Scheibe zu erkennen. Wenn Sie sich mit einer sich drehenden Scheibe drehen und einen Referenzrahmen verwenden, in dem die Scheibe stationär ist, ist dieser Referenzrahmen nicht träge. Es scheint eine "Zentrifugalkraft" zu geben, die Sie von der sich drehenden Scheibe wegdrückt, und um daneben zu bleiben, müssen Sie eine Kraft haben, die Sie in Richtung der Scheibe drückt. Sie können also den Unterschied zwischen einer rotierenden Scheibe und einer stationären Scheibe erkennen, da Sie sich in einem mitbewegten Bezugssystem mit einer stationären Scheibe befinden können, ohne dass eine Zentrifugalkraft auftritt.

Nun gibt es ein Phänomen namens Frame Dragging , bei dem ein rotierendes Schwarzes Loch die Raumzeit um sich herum verzerrt. In der Nähe des Schwarzen Lochs verringert dies die scheinbare Rotation. Aber weit entfernt vom Schwarzen Loch wird Frame Dragging vernachlässigbar, und die Rotation des Schwarzen Lochs kann in Bezug auf Trägheitsreferenzrahmen gemessen werden.

Die anderen Antworten, die besagen, dass es keine Notwendigkeit gibt, etwas anderes zu messen, sind etwas falsch, da das Frame-Dragging durch die Masse des restlichen Universums gedämpft wird. Wenn alles im Universum außer dem Schwarzen Loch verschwinden würde, wäre es unmöglich, das Schwarze Loch als rotierend zu beobachten.

Sie können sich dies als eine Anwendung des Machschen Prinzips vorstellen . Dies stellt eine beobachtete Tatsache der Physik und Kosmologie dar, die nicht aus einem anderen Prinzip abgeleitet werden kann. Der lokale, nicht rotierende Rahmen scheint durch Materie bestimmt zu sein, meist entfernte Materie. Die Allgemeine Relativitätstheorie, die teilweise von dieser Idee inspiriert ist, deckt die (kleine) Wirkung lokaler Materie ab, fordert aber nicht das Machsche Prinzip für das gesamte Universum. Es ist ein Vorschlag, der mit hoher Präzision getestet wurde.

Nehmen wir an, auf einem Tisch liegt eine Scheibe, die sich mit 60 U/min dreht. Im Stand dreht er mit 60 U/min. Aber wenn Sie anfangen, um ihn herumzulaufen, wird er sich relativ zu Ihnen schneller oder langsamer bewegen. In diesem Fall hat die Scheibe eine Grundgeschwindigkeit von 60 U / min, > weil sie sich in Bezug auf in diesem Fall den Tisch etwas drehen muss.

Das sich drehende Schwarze Loch ist eine Lösung der Vakuum-Einstein-Gleichung, die das Raumzeitintervall beschreibt$ds^{2}$das ist eine intrinsische Eigenschaft der Raumzeit selbst, über die sich alle Beobachter einig sind. Mit anderen Worten, das, was wir ein rotierendes Schwarzes Loch nennen, ist die Raumzeit selbst, also ist das durch die rotierende Scheibe auf dem Tisch beschriebene Beispiel keine gute Analogie.

Nehmen wir nun an, dass es ein sich drehendes Schwarzes Loch gibt. Da es keine Kontrolle gibt, zu der sich das Schwarze Loch relativ drehen kann, muss seine Drehung relativ zu einem Objekt sein, >zum Beispiel zu Ihnen. Wenn Sie still stehen, dreht es sich mit einer konstanten Geschwindigkeit. Aber wenn Sie beginnen, sich in der gleichen Richtung wie die Rotation um das Schwarze Loch herum zu bewegen, > würde sich das Schwarze Loch gemäß der Newtonschen Physik mit einer langsameren Geschwindigkeit > im Vergleich zu Ihnen drehen. Da ein sich schneller drehendes Schwarzes Loch einen kleineren Ereignishorizont hat, > gäbe es im ersten Fall einen kleineren Ereignishorizont.

Wie sagen Wissenschaftler dann, dass es rotierende und nicht rotierende Schwarze Löcher gibt? > Bezieht sich das nur auf die Erde?

Die Bedeutung des Spins ist, dass jeder Beobachter außerhalb des Schwarzen Lochs und in ausreichender Nähe (dh in der Ergosphäre) nicht still stehen kann. Dies wird Rahmenziehen genannt. Der "am wenigsten rotierende Beobachter" ist ein lokal nicht rotierender Beobachter, dessen Winkelgeschwindigkeit, definiert durch einen Trägheitsbeobachter, im Unendlichen liegt

Wozu drehen sich Schwarze Löcher relativ? Und was passiert, wenn du dich darum bewegst? >Es gibt viele Fragen, die fragen, wie sich Schwarze Löcher drehen oder wie schnell sie sich drehen, >aber soweit ich weiß, geht keine davon auf diese Frage ein.

Die Winkelgeschwindigkeit des Horizonts ist also die Winkelgeschwindigkeit eines lokalen nicht rotierenden Beobachters (am Horizont), gemessen von einem Trägheitsbeobachter im Unendlichen. Für eine ausführliche Diskussion finden Sie weiteres Material zur "Allgemeinen Relativitätstheorie" von RM Wald.