Forat negre de Kerr

Tot en l’univers gira, pel que no és molt probable que els forats negres de Schwarzschild existeixin. Si un objecte fos absorbit per un forat negre de Schwarzschild, no hi hauria manera d’evitar la singularitat. Quan l’objecte arriba a la singularitat es aixafa la densitat infinita i volum zero, i la massa de l’objecte s’afegeix a el forat negre. En el cas dels forats negres en rotació, però, és possible evitar la singularitat. Una nau que entri en el forat negre ha de coincidir amb la direcció i la velocitat de rotació de l’forat negre. A l’fer això, li serà possible “remolinear” al voltant de la singularitat letal i sortir de l’forat negre en una part diferent de l’espai-temps. Pot semblar absurd que la nau pugui sortir de l’forat negre en si, ja que requeriria una velocitat infinita. No obstant això, el forat negre en rotació distorsiona l’espai-temps perquè la singularitat es pugui evitar, i que la nau pugui sortir de l’forat negre a velocitats raonables. La rotació de l’forat negre també deforma l’espai-temps amb la creació de dos horitzons de successos, en lloc d’un com els forats negres de Schwarzschild. El sentit de gir de l’forat negre pot o no pot afectar si la nau va cap endavant o cap a enrere en el temps. No obstant això, la nau no pot sortir de l’forat negre en un moment diferent i el mateix punt en l’espai. El forat negre es pot connectar amb una altra regió de l’univers per un forat blanc, de manera que la mètrica completa actuaria com un forat de cuc. Així com res pot escapar d’un forat negre, res pot entrar en un forat blanc. (L’existència de forats blancs és dubtosa, ja que sembla que violen la segona llei de la termodinàmica.) Això implica que una nau que anava per un forat negre en rotació pot sortir de l’forat blanc en una regió diferent de l’espai-temps, alguns creuen que això permetria viatjar en el temps.

el problema principal amb aquesta possibilitat és que no hi ha cap forat negre prop de la Terra. El forat negre més proper sembla estar en el sistema d’estrelles binàries V4641 Sagittarii. La distància que originalment es pensava era de 1.600 anys llum de la Terra, però càlculs recents han demostrat que està molt més lluny. Per les grans distàncies que han de ser cobertes no s’espera que estigui al nostre abast tecnològic en un futur previsible. Hi ha altres problemes que s’han de superar també. Per exemple, un forat negre en rotació de massa de 10 masses solars, amb un diàmetre de 2,7 quilòmetres, només permet un radi de navegació de 600 metres. Un forat negre estel·lar dels romanents de supernoves té aproximadament un diàmetre de 2 quilòmetres i només permet un radi de navegació de 30 metres. Un altre problema és la rapidesa amb què gira el forat negre, ja que els forats negres no es pot veure directament, no hi ha forma de saber la velocitat angular. El forat negre també pot girar a velocitats relativistes, per la qual cosa no seria fàcil entrar i sortir de l’forat negre. Com es va explicar anteriorment, el forat negre en rotació GRS 1915 + 105 pot girar 1150 vegades per segon, que és del voltant de 98,5% de la velocitat de la llum.

Per calcular el diàmetre aproximat de un forat negre, en primer lloc, s’ha de posar atenció en que la massa original de l’estrella en col·lapse s’ha de tenir en compte. Si l’estrella no arriba als límits estàndards per a col·lapsar en un forat negre, llavors només una nana blanca o un estel de neutrons. La fórmula és:

4GM c 2 {\ displaystyle {\ text {4GM}} \, \ over {\ text {c}} ^ {2 } \!}

{\ displaystyle {\ text {4GM}} \, \ over {\ text {c}} ^ {2} \!}

on:

  • G és la constant gravitacional (6,673 × 10-11),
  • M és la massa de l’estrella original, i
  • c és la velocitat de la llum.

Perquè una estrella massiva abast un estat de forat negre en un futur llunyà, ha de tenir una massa de, al menys, tres vegades la massa de el sol Forat negre estel·lar. A causa de que la massa de el Sol és 1,99 × 1033 grams, la massa de l’estrella seria 5,97 × 1033 grams. Substituint en l’equació, es té:

4GM c 2 = 4 (6, 673) (10 – 8) (5, 97) (10 33 ) 9 (10 20) = 17, 7 ⋅ maig 10 cm = 17,7 km {\ displaystyle {{\ text {4GM}} \, \ over {\ text {c}} ^ {2}} = {{4 (6,673) (10} ^ {- 8}) (5,97) (10 ^ {33}) \ over {\ text {9 (10}} ^ {20})} = 17,7 \ cdot 10 ^ { 5} \ {\ text {cm}} = {\ text {17,7}} \ {\ text {km}} \!}

{\ displaystyle { {\ text {4GM}} \, \ over {\ text {c}} ^ {2}} = {{4 (6,673) (10} ^ {- 8}) (5,97) (10 ^ {33} ) \ over {\ text {9 (10}} ^ {20})} = 17,7 \ cdot 10 ^ {5} \ {\ text {cm}} = {\ text {17,7}} \ {\ text {km}} \!}

on l’expressió de 9 × 1020 representa el quadrat de c, mesurat en centímetres per segon.

Aquesta solució , però, és només el diàmetre de forat negre. L’obertura navegable és considerablement menor , només 180 metres. La massa de l’estrella original en comparació amb la de el Sol és proporcional a l’obertura navegable per un factor de 60 metres. Per tant, si el Sol es convertís en un forat negre en el futur distant , hi hauria una obertura navegable de 60 metres. Així , fins i tot en estrelles molt massives, l’obertura navegable és molt petita en comparació amb el diàmetre de forat negre. Si la nau fos més gran que l’obertura navegable , és inevitable que es trobés amb la singularitat i es desplomés fins al volum zero i densitat infinita.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *