Czy czarne dziury mają energię?

Pewne umierające gwiazdy tworzą czarne dziury, a kiedy kończy się energia atomowa, grawitacja wygrywa, a gwiazda imploduje. Cała masa gwiazdy zapada się w coraz mniejszą przestrzeń. Który następnie tworzy czarną dziurę, więc moje pytanie brzmi: czy czarne dziury rzeczywiście mają energię, aby wytworzyć tego rodzaju próżnię, aby zasysać światło?

Gdyby czarna dziura została stworzona przez wielką gwiazdę, która wyczerpała się w paliwie, a następnie zapadła się na sobie, czy czarna dziura miałaby energię, a jeśli tak, to skąd ona pochodzi, czy jest jak próżnia w kosmosie bez energii w wszystko?

(Proszę, popraw mnie, jeśli powiedziałem coś złego o czarnych dziurach, ponieważ jestem bardzo młody i nie rozumiem jeszcze tego pojęcia.)

Izolowana czarna dziura jest próżniowym rozwiązaniem o ogólnej teorii względności, więc w bardzo bezpośrednim sensie nie zawiera żadnej energii w czasoprzestrzeni. Ale być może nieco intuicyjnie, nie oznacza to, że taka czarna dziura nie ma energii.

Określenie całkowitej ilości energii jest zwykle bardzo problematyczne w ogólnej teorii względności, ale w niektórych szczególnych przypadkach jest to możliwe. W szczególności wszystkie typowe rozwiązania czarnej dziury są asymptotycznie płaskie, tj. Czasoprzestrzeń jest zwykłym płaskim Minkowskim, gdy jest daleko od czarnej dziury.

Tutaj (lub ogólnie, gdy mamy przepisaną asymptotyczną formę czasoprzestrzeni), możemy obliczyć całkowity moment pędu, zasadniczo mierząc pole grawitacyjne czarnej dziury w nieskończoności. Energia jest tylko jednym z elementów pędu energii.

Istnieją tutaj właściwie dwa różne rodzaje „nieskończoności”: nieskończoność przestrzenna i nieskończoność zerowa (podobna do światła), w zależności od tego, czy jesteśmy „daleko” od czarnej dziury w kierunku przypominającym przestrzeń kosmiczną, czy zbliżonym do światła. Istnieje także nieskończona czasowo nieskończoność, ale to tylko odpowiada dowolnie długiemu oczekiwaniu, więc tutaj nie ma to znaczenia. Dwie różne nieskończoności rodzą różne definicje energii pędu, dając odpowiednio energię ADM i energię Bondi . W próżni intuicyjna różnica między nimi polega na tym, że energia Bondiego wyklucza fale grawitacyjne.

Zatem krótka odpowiedź brzmi „tak”, z zastrzeżeniem, że w bardziej skomplikowanej sytuacji, w której nie możemy przypisać wszystkiego samej czarnej dziurze, odpowiedź na pytanie, ile energii jest spowodowane przez czarną dziurę, może być dwuznaczna lub zła zdefiniowane.

$m^2 = E^2-p^2$

W kosmosie próżnia nie zasysa materii do czarnej dziury. Może tak być w przypadku odkurzacza domowego, ale wszędzie w kosmosie jest zasadniczo odkurzacz. Zamiast tego jest to potężne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury.

Jednak czarna dziura może mieć energię. Jednym z typów, który przychodzi na myśl, jest energia kinetyczna kątowa . Jest to energia, którą ma wirujący obiekt - w tym przypadku obracająca się czarna dziura (patrz także czarna dziura Kerr i czarna dziura Kerr-Newman ). Czarne dziury mogą mieć także translacyjną energię kinetyczną - energię poruszającego się obiektu. Również czarne dziury mają grawitacyjną energię potencjalną - energię potencjalną wynikającą z grawitacji - a czarne dziury z ładunkiem elektrycznym mogą mieć energię elektryczną potencjalną.

Czarne dziury mają więc energię, choć może nie w takiej formie, jak myślałeś.

Zadawaj dobre pytania!

Mam nadzieję, że to pomoże.

Jedynym sposobem, w jaki możemy wykryć czarne dziury, jest wpływ ich grawitacyjnej masy na obiekty poza horyzontem zdarzeń. Obiekty te mogą pozyskiwać energię z czarnej dziury, ponieważ wpadają do studni potencjalnej, ogrzewają się i promieniują (często w obszarze rentgenowskim widma). Czarne dziury mają więc energię grawitacyjną ze swojej masy. Czarna dziura może również mieć ładunek, ale jest to rzadkie we wszechświecie, który jest w dużej mierze neutralny. Wiele czarnych dziur prawdopodobnie się obraca, a one również mają energię obrotową.

http://curious.astro.cornell.edu/disclaimer/86-the-universe/black-holes-and-quasars/general-questions/436-what-type-of-energy-does-a-black-hole- pośredni

Zasada zachowania energii mówi nam, że ilość energii we wszechświecie jest stała. Dlatego możemy dojść do wniosku, że energia, która kiedyś stworzyła gwiazdę, która zamieniła się w czarną dziurę, nie może zostać zniszczona. Tak więc zgodnie z zasadą zachowania energii czarna dziura zawiera energię.