Войти
В эргосфере (показано здесь светло-серым цветом) компонент g tt отрицательный, т. Е. действует как чисто пространственный метрический компонент. Следовательно, времениподобные или светоподобные мировые линии в этой области должны вращаться вместе с внутренней массой. Декартовы координаты Керра – Шильда, экваториальная перспектива. эргосфера - это область, расположенная за пределами вращающейся черной дыры внешнего горизонта событий 75>. Его название было предложено Ремо Руффини и Джоном Арчибальдом Уилером во время лекций в Лез-Уш в 1971 году и происходит от греческого слова ἔργον (эргон), что означает «работа». Он получил такое название, потому что теоретически из этой области можно извлекать энергию и массу. Эргосфера касается горизонта событий на полюсах вращающейся черной дыры и простирается до большего радиуса на экваторе. Черная дыра со скромным угловым моментом имеет эргосферу с формой, приближенной к сплюснутому сфероиду, в то время как более быстрые вращения создают эргосферу, более похожую на тыкву. Экваториальный (максимальный) радиус эргосферы - это радиус Шварцшильда, радиус невращающейся черной дыры. Полярный (минимальный) радиус - это также полярный (минимальный) радиус горизонта событий, который может составлять всего половину радиуса Шварцшильда для максимально вращающейся черной дыры.
Когда черная дыра вращается, она вращает пространство-время в направлении вращения с скорость, уменьшающаяся с удалением от горизонта событий. Этот процесс известен как эффект Линзы – Тирринга или перетаскивание кадра. Из-за этого эффекта перетаскивания объект внутри эргосферы не может казаться неподвижным по отношению к внешнему наблюдателю на большом расстоянии, если только этот объект не двигался со скоростью, превышающей скорость света (что невозможно) по отношению к местному пространству-времени. Скорость, необходимая для того, чтобы такой объект казался неподвижным, уменьшается в точках, более удаленных от горизонта событий, пока на некотором расстоянии требуемая скорость не станет скоростью света.
Набор всех таких точек определяет поверхность эргосферы, называемую эргоповерхностью . Внешняя поверхность эргосферы называется статической поверхностью или статическим пределом. Это связано с тем, что мировые линии меняются от времени за пределами статического предела до пространственного внутри него. Именно скорость света произвольно определяет поверхность эргосферы. Такая поверхность выглядела бы как сжатая, совпадающая с горизонтом событий на полюсе вращения, но на большем расстоянии от горизонта событий на экваторе. За пределами этой поверхности пространство по-прежнему перетаскивается, но с меньшей скоростью.
Анимация: пробная частица, приближающаяся к эргосфере в ретроградном направлении, вынуждена изменить направление своего движения (в Координаты Бойера – Линдквиста ).Подвешенный отвес, неподвижно удерживаемый за пределами эргосферы, будет испытывать бесконечное / расходящееся радиальное притяжение по мере приближения к статическому пределу. В какой-то момент он начнет падать, что приведет к гравитомагнитно-индуцированному вращательное движение. Следствием этого увлечения пространства является существование отрицательных энергий внутри эргосферы.
Поскольку эргосфера находится за пределами горизонта событий, это все еще возможно для объектов которые входят в эту область с достаточной скоростью, чтобы избежать гравитационного притяжения черной дыры. Объект может получить энергию, войдя во вращение черной дыры, а затем покинув ее, таким образом унося с собой часть энергии черной дыры (что делает маневр аналогичным эксплуататорам один из эффекта Оберта вокруг «нормальных» космических объектов).
Этот процесс удаления энергии из вращающейся черной дыры был предложен математиком Роджером Пенроузом в 1969 году и называется процессом Пенроуза. Максимальный выигрыш энергии, возможный для отдельной частицы посредством этого процесса, составляет 20,7% с точки зрения ее массового эквивалента, и если этот процесс повторяется с той же массой, теоретический максимальный выигрыш энергии приближается к 29% от ее первоначального эквивалента массы и энергии.. По мере удаления этой энергии черная дыра теряет угловой момент, приближается к пределу нулевого вращения, поскольку пространственно-временное увлечение уменьшается. В пределе эргосферы больше не существует. Этот процесс считается возможным объяснением источника энергии такого энергетического явления, как гамма-всплески. Результаты компьютерных моделей показывают, что процесс Пенроуза способен производить частицы высоких энергий, которые, как наблюдаются, испускаются квазарами и другими активными ядрами галактик.
Размер эргосферы, расстояние между эргоповерхностью и горизонтом событий, не обязательно пропорционален радиусу горизонта событий, но скорее пропорционален гравитации черной дыры и ее угловому моменту. Точка на полюсах не движется и, следовательно, не имеет углового момента, в то время как точка на экваторе будет иметь наибольший угловой момент. Это изменение углового момента, которое распространяется от полюсов к экватору, и придает эргосфере сжатую форму. По мере того как масса черной дыры или скорость ее вращения увеличивается, размер эргосферы также увеличивается.
