Anatomía de un agujero negro: ¿cuáles son sus capas?

Estoy tratando de averiguar cómo se estructura un agujero negro de tipo Kerr (es decir, un agujero negro con un momento angular distinto de cero pero sin carga eléctrica neta). Según la información que he encontrado, el orden en que se ubican sus capas sería este, de afuera hacia adentro:

  1. El disco de acreción
  2. La órbita circular estable más interna
  3. La esfera de fotones
  4. El horizonte de sucesos exterior
  5. El horizonte de sucesos interior o horizonte de Cauchy
  6. la singularidad

¿Este esquema es correcto o falta algo? Entonces, ¿dónde se colocaría la ergosfera en la lista? ¿Están la órbita circular estable más interna y la esfera de fotones a la misma distancia del centro del agujero negro?

La singularidad no está en el centro. La singularidad es una superficie espacial que está en el futuro para todos los observadores.
@BenCrowell La singularidad de Kerr es temporal.
@Javier: Interesante, no lo sabía. No veo cómo se puede reconciliar eso con el hecho de que Schwarzschild es un caso especial de Kerr. ¿Tal vez debería hacer una pregunta por separado sobre eso, a menos que tenga una respuesta rápida...?
@BenCrowell, esa sería sin duda una buena pregunta para hacer (y también podría preguntar sobre la métrica Reissner-Nordström, que es más simple), aunque si tuviera que pensar en algo, diría que el proceso de construcción de un Penrose diagrama no es necesariamente continuo, en algún sentido. Después de todo, la singularidad no forma parte del espacio-tiempo original.
Wikipedia dice: "La ergosfera es una región ubicada fuera del horizonte de eventos externo de un agujero negro giratorio".

Respuestas (1)

No estoy seguro de que llamar a las cosas en su lista "capas" sea la forma más precisa de decirlo. Más bien diría características. Su lista está casi completa. También podría agregar la órbita circular limitada más interna (es decir, la órbita circular inestable con energía suficiente para alcanzar el infinito si se perturba), y como dice la ergosfera. (Y estoy seguro de que la gente puede pensar en más).

Estas características se encuentran en los siguientes radios (Boyer-Lindquist) (restringidos al ecuador), usando unidades donde C = GRAMO = METRO = 1 .

  1. Singularidad r = 0
  2. horizonte interior r = 1 − 1 − a 2
  3. horizonte exterior r = 1 + 1 − a 2
  4. Ergosfera r = 2
  5. anillo de luz r = 2 + porque ⁡ 2 arccos ⁡ [ a ] 3 − 3 pecado ⁡ 2 arcsen ⁡ [ a ] 3
  6. IBCO r = 2 ( 1 + 1 − a 2 ) − a
  7. CIUO r = raíz cúbica de aspecto desagradable

Por conveniencia, una gráfica: (los giros negativos corresponden a órbitas retrógradas, para cantidades relacionadas con la órbita)ingrese la descripción de la imagen aquí

Como puede ver, los radios especiales aparecen principalmente en el orden de mención. La excepción es la ergo esfera, que ocurre en un radio establecido (en coordenadas de Boyer-Lindquist). Para giros bajos, la ergosfera está entre el horizonte exterior y el anillo de luz, mientras que para giros altos, todos los demás radios especiales se encuentran dentro de la ergosfera.

Muy esclarecedor, gracias.
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