Jika semua bintang berputar, mengapa ada teori yang dikembangkan yang membutuhkan bintang yang tidak berputar?

17

Menurut penelitian Penrose, bintang yang tidak berputar akan berakhir, setelah keruntuhan gravitasi, sebagai lubang hitam bulat sempurna. Namun, setiap bintang di alam semesta memiliki semacam momentum sudut.

Mengapa repot-repot melakukan penelitian itu jika itu tidak akan pernah terjadi di alam semesta dan apakah itu memiliki implikasi untuk masa depan astrofisika?

black-hole astrophysics masyarakat kota
sumber
7
Maukah Anda memberikan lebih banyak informasi tentang penelitian, misalnya menautkan ke makalah tentang itu?
HDE 226868
22
Sapi bulat tanpa gesekan juga merupakan abstraksi yang berguna ...
Beanluc
6
Saya kira itu solusi untuk model realitas yang disederhanakan sebagai langkah pertama? Itu tidak biasa dalam sains ...
Peter - Reinstate Monica
9
" Namun, setiap bintang di alam semesta " Kamu sudah memeriksa semuanya, bukan?
TripeHound
5
"Semua model salah, tetapi beberapa berguna"
llama

Jawaban:

17

Pertimbangan lain adalah bahwa fisika yang menggambarkan lubang hitam yang berputar jauh lebih sulit untuk dikembangkan.

Matematika yang menggambarkan lubang hitam Schwarzschild (tidak bermuatan, tidak berputar) dikembangkan pada tahun 1916 . Ini diperluas ke lubang hitam yang diisi dan tidak berputar pada tahun 1918 ( Metrik Reissner – Nordström )

Ia tidak sampai 1963 bahwa metrik Kerr untuk lubang hitam bermuatan berputar dikembangkan. Dua tahun kemudian, bentuk paling umum, metrik Kerr-Newman ditemukan.

Saya tidak suka menunggu 47 tahun untuk model lubang hitam yang lebih akurat untuk dikembangkan sebelum melakukan pekerjaan yang berarti di lapangan.

Ingolif
sumber
1
Perhatikan juga bahwa solusi murni Schwarzschild adalah statis: itu abadi, tidak terbentuk oleh keruntuhan, dan itu satu-satunya objek di alam semesta yang kosong. Tapi itu masih solusi yang berguna, meskipun ada penyederhanaan yang tidak alami ini.
PM 2Ring
48

Dengan cara yang sama, kita bisa bertanya ...

Tidak ada balok yang panjangnya bisa tepat 1 meter. Tidak ada balok bisa persis lurus. Materi yang membuat balok tidak bisa benar - benar isotropik. Jadi mengapa kita harus repot menghitung tegangan dalam balok lurus 1 meter yang memiliki bahan isotropik?

Karena mengetahui cara melakukan perhitungan ini adalah blok bangunan untuk melakukan perhitungan yang lebih kompleks.

Perhitungan lubang hitam yang tidak berputar juga memberikan solusi pembatas. Solusi untuk keruntuhan bintang pemintalan akan mendekati solusi ini saat putaran mendekati nol.

Demikian pula, Newton mengatakan kepada kita bahwa ketika kekuatan eksternal mendekati nol, jalur benda yang bergerak akan mendekati garis lurus. Ini berguna untuk diketahui meskipun tidak ada tempat di alam semesta kita yang tidak memiliki pengaruh gravitasi.

James
sumber
8
Asumsikan sapi berbentuk bola ...
RonJohn
6
Saya tidak yakin apakah meter masih didefinisikan terhadap standar, tetapi jika demikian, ada satu tongkat yang panjangnya tepat 1 meter (menurut definisi). Mungkin tidak sepenuhnya relevan dengan poin Anda.
Roland Heath
14
@RolandHeath Belum ada sejak 1960 .
Graipher
3
+1, tetapi apakah jelas bahwa case yang tidak berputar adalah solusi terbatas? A priori mungkin ada efek global (topologi?) Yang ikut berperan ketika kerapatan momentum sudut tumbuh menuju infinity sesaat sebelum singularitas terbentuk.
hmakholm tersisa Monica
1
@ James: Maksud saya adalah bintang yang runtuh dengan momentum sudut rendah tetapi tidak nol harus melalui fase di mana kerapatan momentum sudutnya menyimpang hingga tak terbatas selama keruntuhan - sedangkan bintang dengan momentum sudut nol dapat memiliki kerapatan momentum sudut nol selama seluruh runtuh. Itu mungkin (setidaknya a priori) menimbulkan perbedaan kualitatif yang tidak dihormati oleh proses pembatasan.
hmakholm tersisa Monica
47

Semua model adalah perkiraan, kami menilai suatu model tentang seberapa berguna itu.

Memahami keruntuhan bintang yang tidak berputar ke lubang hitam memberi wawasan tentang sifat keruntuhan gravitasi. Sebagian besar fisika keruntuhan tidak bergantung pada putaran. Pembentukan horizon peristiwa, misalnya.

Model dapat disempurnakan, dan dalam hal ini, mempertimbangkan rotasi mengarah ke wawasan lebih lanjut, dan struktur simetris non-bola dengan beberapa cakrawala tunggal.

Semua model tentu penyederhanaan. Namun model yang tidak berputar masih bermanfaat.

James K
sumber
2

Periode rotasi matahari kita adalah 24,47 hari di khatulistiwa dan hampir 38 hari di kutub, periode rotasi planet kita adalah 23 jam 56 m 4.098.903.691 detik . Penggunaan persamaan Schwarzschild untuk kedua kasus tidak tepat.

Jika Anda menggunakan persamaan untuk objek yang tidak berputar untuk menghitung waktu di ketinggian satelit GPS (~ 20.200 km atau 12.550 mil) maka Anda akan pergi dengan 38.636 nanodetik per hari . Sebuah tahun Julian didefinisikan sebagai 365,25 hari persis 86.400 detik (unit dasar SI), dengan total tepatnya 31.557.600 detik di tahun astronomi Julian. Tahun kalender Gregorian (rata-rata 400 tahun) adalah 365,2425 hari.

Mengalikan 365,2425 x 38,636 = 14,111.509,23 nanodetik, itu 0,0141 detik per tahun. Jika dikurangi dengan jumlah itu tidak menjadi masalah bagi Anda, maka Anda dapat menggunakan persamaan yang lebih mudah, seperti untuk perhitungan yang melibatkan bintang HR 1362 yang memiliki periode rotasi 306,9 ± 0,4 hari.

rampok
sumber
-1

Anda benar: semua bintang berputar. Satu-satunya alasan saya dapat memikirkan mengapa ahli astrofisika membuat perhitungan untuk bintang yang tidak berputar atau lubang hitam adalah karena hal itu membuat perhitungan mereka sedikit lebih mudah. Meskipun semua bintang berputar, beberapa berputar lebih cepat dari yang lain, dan massanya juga bervariasi, sehingga ada tingkat ketidakpastian yang luas yang dikurangi dengan menghitung bintang yang tidak berputar.

Michael Walsby
sumber
4
Seberapa yakin kita bahwa semua bintang dapat berotasi? Ada banyak bintang dan banyak kemungkinan interaksi (teoretis) yang akan memperlambat rotasi.
Valorum
Belum ada yang menemukannya. Saya menduga itu akan menimbulkan sensasi jika ada yang ditemukan.
Michael Walsby
1
@Valorum Ya, saya berpikir tentang tabrakan bintang di mana bintang-bintang berputar ke arah yang berlawanan. Jika energi rotasi benar-benar berlawanan, Anda akan mendapatkan hasil yang tidak berputar. Sangat tidak mungkin, sama sekali tidak mustahil - dengan demikian itu mungkin akan terjadi di suatu tempat, suatu hari nanti.
Loren Pechtel
1
@ LorenPechtel Momentum rotasi harus persis sama. Saya pikir itu sama sekali tidak mungkin.
Martin Bonner mendukung Monica
@Valorum Karena kesempatan untuk momentum sudut "nol" mendekati 0 jauh lebih cepat daripada jumlah bintang yang tumbuh dengan "ukuran sampel".
paul23