¿Dónde se encuentra la singularidad en un agujero negro de Kerr?

En un agujero negro de Kerr en rotación , ¿la singularidad en forma de anillo está situada entre el horizonte de sucesos interior y exterior del agujero negro?

Respuestas (1)

No, está dentro del horizonte interior, ubicado en la coordenada Boyer-Linquist r = 0 (Tenga en cuenta que estas coordenadas no tienen la misma singularidad de coordenadas en r = 0 que tienen las coordenadas esféricas estándar)

Uno podría preguntarse, ¿cómo es esto un anillo, entonces? La forma más fácil de mostrar esto es darse cuenta de que si establece METRO = 0 , la métrica de Boyer-Linquist no tiene singularidad de curvatura, y si toma r = 0 , METRO = 0 , entonces

d s 2 = Δ ρ 2 ( d t a 2 pecado 2 θ d ϕ ) 2 + s i norte 2 θ ρ 2 ( ( r 2 + a 2 ) d ϕ a d t ) 2 + ρ 2 Δ d r 2 + ρ 2 d θ 2

dónde ρ 2 = r 2 + a 2 porque 2 θ y Δ = r 2 + a 2 2 METRO r

simplemente se convierte

d s i norte d 2 = d t 2 + a 2 pecado 2 θ d ϕ 2 + a 2 porque 2 θ d θ 2

Finalmente, al darse cuenta de que la singularidad coordinada solo ocurre en ρ = 0 , que requiere que usted tenga porque θ = 0 y configuración t = C o norte s t a norte t , tienes:

d s i norte d 2 = a 2 d ϕ 2

que obviamente es la métrica para un anillo de radio a .

Oh, para terminar esto y mostrar que definitivamente está dentro del horizonte interior, recuerda que el horizonte está ubicado en la ubicación Δ = r 2 + a 2 2 METRO r = 0 , que da la ecuación cuadrática ubicada en:

r = METRO ± METRO 2 a 2

que tiene un valor interno de r mayor que cero a menos que a = 0 , en cuyo caso, tenemos un agujero negro de Schwarzshild, que se sabe que no tiene un horizonte interior.

Publiqué la pregunta anterior porque aprendí que r (anillo) = aM, que siempre es mayor (o igual) que la distancia del horizonte interior medida desde el centro de Kerr BH en coordenadas esféricas. ¿Se puede considerar esto correcto o no?
@ReneKail: ¿qué son las "coordenadas esféricas" en el espacio-tiempo de Kerr? La geometría subyacente no es esféricamente simétrica.
De las matemáticas anteriores se deduce que la singularidad del anillo en el plano ecuatorial del Kerr BH tiene un radio R = a. Pero el cálculo muestra que este radio siempre es mayor (o igual) que el radio r- del horizonte de eventos interno. Entonces, ¿cómo es esto compatible con la afirmación de que la singularidad del anillo se encuentra dentro del horizonte de eventos interno?
@ReneKail: el horizonte interior no es una esfera (de hecho, para suficientemente grande a , el horizonte de Kerr ni siquiera se incrusta en R 3 ). y el r coordenada del horizonte interior es siempre mayor que el valor r = 0 para la singularidad del anillo. Estas no son coordenadas planas en el espacio-tiempo plano de las que estamos hablando aquí.
en particular, cerca del ring, el θ coordenada deja de comportarse como un ángulo. Uno "pasa por el anillo" pasando por r = 0 mientras tomaba un θ valor distinto de π / 2
Gracias, Jerry, las cosas están más claras ahora. Como veo, uno no puede usar las coordenadas tradicionales en un espacio-tiempo altamente curvo.
@ReneKail: puede objetar, "¿cómo puedo tratar ϕ como y ángulo entonces? La respuesta es que el espacio-tiempo de Kerr, aunque no es esféricamente simétrico, sigue siendo axisimétrico, y la elección inicial de ϕ lo obliga a ser un generador de axisimetría.