Bagaimana mungkin mengetahui apakah black hole berputar atau tidak?
Jika sebuah planet berputar, Anda dapat melihatnya dengan jelas tetapi Anda tidak dapat benar-benar melihat lubang hitam.
Hal berikutnya adalah bahwa materi berinteraksi dengan materi yang berdekatan dan kita bisa melihat ke arah mana masalah tersebut mengelilingi BH berputar (seperti jika Anda memutar bola di atas air, air di sekitar akan berputar juga dalam arah yang sama) tetapi materi tidak dapat berinteraksi dari dalam horizon peristiwa ke luar, jadi masalah tepat di cakrawala peristiwa hanya akan berinteraksi dengan gravitasi (seperti BH tidak memiliki gesekan).
Sekarang gravitasi. Saya akan berpikir bahwa Anda bisa mengukur perbedaan gravitasi jika benda besar tidak seragam sempurna tetapi saya pikir BH memiliki tarikan gravitasi yang sama di semua sisi.
Apa yang kulewatkan di sini? Bagaimana seseorang dapat mendeteksi atau menentukan dengan pengamatan bahwa lubang hitam berputar, atau lebih baik lagi, mengukur seberapa cepat?
sumber
Jawaban:
Medan gravitasi benda yang berputar, atau lubang hitam yang berputar, menyebabkan benda di sekitarnya mulai berputar. Ini disebut " frame dragging " atau "gravitomagnetism", nama yang terakhir berasal dari fakta bahwa itu analog dengan efek magnetik dari muatan listrik yang bergerak. Keberadaan gravitomagnetisme terkait dengan kecepatan gravitasi hingga, sehingga tidak ada dalam gravitasi Newton di mana kecepatan itu tak terbatas, tetapi hadir dalam relativitas umum, dan untuk lubang hitam itu cukup besar untuk dapat dideteksi.
Juga, untuk alasan teoretis murni kami berharap bahwa semua lubang hitam berputar karena lubang hitam yang tidak berputar sama dengan lubang hitam berputar dengan kecepatan sudut persis nol, dan tidak ada alasan mengapa kecepatan sudut lubang hitam akan persis nol. Sebaliknya, karena mereka jauh lebih kecil daripada materi yang runtuh untuk menghasilkannya, bahkan momentum sudut net kecil acak dari materi yang runtuh harus mengarah ke black hole yang berputar cepat. (Analogi klasik untuk ini adalah skater es berputar lebih cepat ketika mereka menarik lengan mereka.)
sumber
Orbit sirkular stabil terdalam berbeda tergantung pada tingkat rotasi. Disk akresi merentang ke ISCO, jadi ini menghasilkan perubahan yang dapat diamati. Dari The Spin of Black Holes Supermassive :
Secara empiris, dengan melihat spektrum disk akresi kita dapat memperkirakanSebuah .
sumber
Medan gravitasi lubang hitam tergantung pada massa dan putarannya. Ini memiliki sejumlah konsekuensi yang dapat diamati:
sumber
+1
ini jawaban yang sangat bagus , terima kasih! Saya tidak begitu mengerti item ketiga, jadi saya telah mengajukan pertanyaan baru: Apa itu "bayangan" lubang hitam dan sudut terbaik untuk melihatnya untuk mengukur putaran?Seperti yang disebutkan dalam komentar Rory , sebuah objek di ruang angkasa pada suatu saat harus memperoleh putaran. Benda apa pun memiliki gravitasi, dan dengan laju rotasi nol, benda itu tidak akan memiliki putaran, segera setelah ia menyentuh benda lain, putaran akan diberikan padanya.
Meskipun itu benar, tetapi tidak mungkin, bahwa itu bisa disambar oleh objek lain yang secara tepat membatalkan putarannya, hanya masalah waktu saja sebelum objek lain muncul - oleh karena itu objek di ruang jauh lebih mungkin berputar daripada tidak.
Lihat misalnya video Kolaborasi SXS : " Inspirasi dan penggabungan lubang hitam biner GW151226 ":
Momentum sudut adalah ekuivalen rotasi momentum linear dan kuantitas yang dikonservasi - momentum sudut total dari sistem tertutup tetap konstan. Semakin besar kerapatan, semakin cepat putaran objek, untuk mempertahankan momentum sudutnya.
Bagi siapa pun yang mencari informasi tambahan, saya akan menyertakan referensi ini:
" Mengintervensi black hole berputar dan menggali arus / pengeluaran ejeksi di AGNs dengan Unit Lapangan Integral Sinar-X Athena " (6 Juni 2019), oleh Didier Barret (IRAP) dan Massimo Cappi (INAF-OAS):
" Observing Black Holes Spin " (Mar 27 2019), oleh Christopher S. Reynolds:
Halaman 3:
sumber
Salah satu cara berpikir medan gravitasi di luar lubang hitam adalah bahwa itu adalah sejenis fosil, atau kesan beku. Ini mencerminkan gravitasi materi yang terbentuk / jatuh ke dalam lubang hitam pada saat ketika ia menjadi "terkunci" di dalam cakrawala peristiwa, dan karenanya tidak dapat mempengaruhi apa pun di luar, termasuk medan gravitasi.
Jika materi pada tahap itu memiliki momentum sudut total, medan gravitasi di luar lubang hitam berbeda. Secara matematis, ini dijelaskan oleh solusi Kerr untuk persamaan Einstein, bukan solusi Schwarzschild. Perbedaan ini dapat diamati dalam beberapa cara, misalnya dalam perilaku cahaya atau materi yang dekat dengan lubang hitam.
sumber