Jeśli wszystkie gwiazdy się obracają, dlaczego powstała teoria, która wymaga gwiazd nieobracających się?

Według badań Penrose'a nierotująca gwiazda wylądowałaby po zapaści grawitacyjnej jako idealnie kulista czarna dziura. Jednak każda gwiazda we wszechświecie ma pewien moment pędu.

Po co w ogóle zajmować się tymi badaniami, jeśli nigdy nie nastąpi to we wszechświecie i czy ma to jakiekolwiek implikacje dla przyszłości astrofizyki?

Innym zagadnieniem jest to, że fizyka opisująca obracającą się czarną dziurę była znacznie trudniejsza do opracowania.

Matematyka opisująca czarną dziurę Schwarzschilda (nienaładowana, nieobrotowa) została opracowana w 1916 roku . Zostało to rozszerzone do naładowanych, nieobrotowych czarnych dziur w 1918 roku ( metryka Reissnera-Nordströma )

Dopiero w 1963 roku opracowano wskaźnik Kerr dla nienaładowanych wirujących czarnych dziur. Dwa lata później znaleziono najbardziej ogólną formę, miarę Kerr-Newmana .

Nie miałbym ochoty czekać 47 lat na opracowanie dokładniejszego modelu czarnej dziury przed wykonaniem jakiejkolwiek znaczącej pracy w terenie.

W podobny sposób możemy zapytać ...

Żadna wiązka nie może mieć dokładnie 1 metra długości. Żadne wiązki nie mogą być dokładnie proste. Materiał, z którego składa się wiązka, nie może być naprawdę izotropowy. Dlaczego więc mielibyśmy zawracać sobie głowę obliczaniem naprężenia w wiązce prostej o długości 1 metra z materiałem izotropowym?

Ponieważ wiedza na temat wykonywania tego obliczenia jest elementem składowym do wykonywania bardziej złożonych obliczeń.

Obliczenie nieobrotowej czarnej dziury stanowi również rozwiązanie ograniczające. Rozwiązanie dla zapadnięcia się gwiazdy wirującej zbliży się do tego rozwiązania, gdy spin zbliży się do zera.

Podobnie Newton powiedział nam, że gdy siły zewnętrzne zbliżą się do zera, ścieżka poruszającego się obiektu zbliży się do linii prostej. Warto to wiedzieć, mimo że w naszym wszechświecie nie ma miejsca, które nie miałoby wpływu grawitacyjnego.

Wszystkie modele są przybliżone, oceniamy model pod kątem przydatności.

Zrozumienie zapadania się nieobrotowej gwiazdy do czarnej dziury daje wgląd w naturę zapadania się grawitacji. Znaczna część fizyki zapaści nie zależy od spinu. Na przykład tworzenie horyzontu zdarzeń.

Modele można udoskonalić, a w tym przypadku uwzględnienie obrotu prowadzi do dalszego wglądu i niesferycznie symetrycznej struktury z wieloma pojedynczymi horyzontami.

Wszystkie modele są koniecznie uproszczeniami. Ale nierotujący model jest nadal przydatny.

Okres rotacji naszego Słońca wynosi 24,47 dnia na równiku i prawie 38 dni na biegunach, okres rotacji naszej planety wynosi 23h 56m 4,098,903,691s . Użycie równań Schwarzschilda dla obu przypadków nie jest dokładne.

Jeśli użyjesz równania dla obiektów nieobrotowych, aby obliczyć czas na wysokości satelitów GPS (~ 20 200 km lub 12,550 mil), to byłbyś wyłączony o 38 636 nanosekund dziennie . Rok juliański definiuje się jako 365,25 dnia wynoszący dokładnie 86 400 sekund (jednostka podstawowa SI), co daje dokładnie 31 557 6700 sekund w julijskim roku astronomicznym. Gregoriański rok kalendarzowy (średnio 400 lat) wynosi 365,2425 dni.

Mnożenie 365,2425 x 38 636 = 14 111 509,23 nanosekund, czyli 0,0141 sekund rocznie. Jeśli bycie poza tą kwotą nie jest dla ciebie żadnym problemem, możesz użyć łatwiejszego równania, na przykład do obliczeń z udziałem gwiazdy HR 1362, która ma okres rotacji wynoszący 306,9 ± 0,4 dnia.

Masz rację: wszystkie gwiazdy się obracają. Jedynym powodem, dla którego mogę wymyślić, dlaczego astrofizycy wykonują obliczenia dla nieobrotowej gwiazdy lub czarnej dziury, jest to, że ich obliczenia są nieco łatwiejsze. Chociaż wszystkie gwiazdy obracają się, niektóre obracają się znacznie szybciej niż inne, a ich masy również się zmieniają, więc istnieje duży stopień niepewności, który zmniejsza się poprzez obliczenie gwiazdy, która się nie obraca.