हमें कैसे पता चलेगा कि ब्लैक होल कताई कर रहे हैं?

Question

यह जानना कैसे संभव है कि एक ब्लैक होल कताई है या नहीं?

यदि कोई ग्रह घूम रहा है, तो आप इसे स्पष्ट रूप से देख सकते हैं लेकिन आप वास्तव में ब्लैक होल नहीं देख सकते हैं।

अगली बात यह होगी कि यह मामला आसन्न मामले के साथ बातचीत करता है और हम देख सकते हैं कि बीएच स्पिन के आसपास का मामला किस दिशा में है (जैसे यदि आप पानी पर गेंद को घुमाते हैं, तो पानी भी उसी दिशा में घूमेगा) घटना क्षितिज के अंदर से बाहर तक, इसलिए घटना क्षितिज पर सही बात सिर्फ गुरुत्वाकर्षण के साथ बातचीत होगी (जैसे कि बीएच का कोई घर्षण नहीं है)।

अब गुरुत्वाकर्षण। मुझे लगता है कि आप गुरुत्वाकर्षण में अंतर को माप सकते हैं यदि कोई बड़ी वस्तु पूरी तरह से समान नहीं है, लेकिन मुझे लगता है कि बीएच के सभी पक्षों पर समान गुरुत्वाकर्षण खिंचाव है।

मुझे यहां क्या समझ नहीं आ रहा है? कोई यह भी कैसे पता लगा सकता है या यह निर्धारित कर सकता है कि एक ब्लैक होल घूम रहा है, या बेहतर अभी तक, कितनी तेजी से मापता है?

Comments

हमारा मानना ​​है कि कोणीय गति को संरक्षित करने के लिए बीएच कताई (या घूर्णन) कर रहा है। इसके अलावा, नो-बाल प्रमेय द्वारा, बीएच को विशिष्ट रूप से द्रव्यमान, आवेश और कोणीय गति के द्वारा दर्शाया जाता है।

— कोर्नपोब भिरोमभकडी

@KornpobBhirombhakdi नो-हेयर अनुमान अभी तक एक प्रमेय नहीं है।

— क्राइसिस -ऑन स्ट्राइक-

@chrylis नहीं, वास्तव में यह कई प्रमेय है। हालांकि, प्रमेयों के लिए स्थितियां कई संभावित "बाहरी" के लिए अनुमति देती हैं यदि ब्रह्मांड काफी ऐसा नहीं है जैसा हम सोचते हैं कि यह है।

— mmeent

संबंधित की तरह, लेकिन घूमने वाली वस्तुएं अंतरिक्ष-समय को अपने साथ खींचती हैं (प्रयोग द्वारा सत्यापित)। nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/earth_drag.html

— userLTK

@KornpobBhirombhakdi नो-हेयर प्रमेय हमें बताता है कि ब्लैक होल स्पिन के हमारे मॉडल हैं। भौतिक वस्तु के बारे में कुछ साबित करने के लिए आप गणितीय प्रमेय का उपयोग नहीं कर सकते।

— डेविड रिचरबी

Answer 1

कताई मामले का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र, या एक कताई ब्लैक होल, इसके चारों ओर पदार्थ को कताई शुरू करने का कारण बनता है। इसे " फ्रेम ड्रैगिंग " या "ग्रेविटोमैग्नेटिज्म" कहा जाता है , बाद का नाम इस तथ्य से आता है कि यह चलती विद्युत आवेशों के चुंबकीय प्रभाव के निकट है। ग्रेविटोमैग्नेटिज़्म का अस्तित्व गुरुत्वाकर्षण की परिमित गति से बंधा हुआ है, इसलिए यह न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण में मौजूद नहीं है जहाँ यह गति अनंत है, लेकिन यह सामान्य सापेक्षता में मौजूद है, और ब्लैक होल के लिए यह पता लगाने योग्य होने के लिए पर्याप्त बड़ी है।

इसके अलावा, विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक कारणों से हम उम्मीद करते हैं कि सभी ब्लैक होल कताई कर रहे हैं क्योंकि एक गैर-कताई ब्लैक होल बिल्कुल शून्य के कोणीय वेग के साथ एक कताई ब्लैक होल के समान है, और कोई कारण नहीं है कि एक ब्लैक होल के कोणीय वेग बिल्कुल होगा शून्य। इसके विपरीत, क्योंकि वे इस मामले की तुलना में बहुत छोटे हैं कि उन्हें उत्पादन करने के लिए ढह जाता है, यहां तक ​​कि ढहने वाले पदार्थ के एक छोटे, यादृच्छिक शुद्ध कोणीय गति को तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल की ओर ले जाना चाहिए। (इसके लिए क्लासिक सादृश्य एक बर्फ स्केटिंग करनेवाला तेजी से घूम रहा है जब वे अपनी बाहों को अंदर खींचते हैं।)

Comments

शायद यह ध्यान देने योग्य है कि "फ्रेम ड्रैगिंग" पृथ्वी या हमारे सूर्य के लिए एक अविश्वसनीय रूप से छोटा प्रभाव है, लेकिन, एक ब्लैक होल के लिए एक बड़ा प्रभाव पड़ता है।

— फेटी

Answer 2

रोटेशन दर के आधार पर अंतरतम स्थिर गोलाकार कक्षा अलग है। ISCO के लिए खिंचाव डिस्क में खिंचाव है, इसलिए यह देखने योग्य परिवर्तन पैदा करता है। से विशालकाय ब्लैक होल की स्पिन :

के लिए (परिक्रमा कण को prograde भावना सापेक्ष में अधिक से अधिक स्पिन), हमारे पास । यह घटना क्षितिज के पास समान समन्वय मूल्य है, लेकिन वास्तव में, समन्वय प्रणाली इस स्थान पर एकवचन है और दोनों स्थानों के बीच उचित दूरी मौजूद है। एक कम हो जाती है, के रूप में होगा- के माध्यम से बढ़ जाती है जब की एक अधिकतम तक पहुँचने के लिए जब$a=1$$r_{isco}=M$$r_{isco}$$r_{isco}=6M$$a=0$$r=9M$$a=−1$ (परिक्रमा कण के लिए अधिकतम स्पिन प्रतिगामी)। जैसा कि हम नीचे चर्चा करते हैं, ISCO अभिवृद्धि डिस्क (कम से कम डिस्क कॉन्फ़िगरेशन के लिए एक प्रभावी आंतरिक किनारा सेट करता है जिसे हम यहां पर विचार करेंगे)। इस प्रकार, ISCO की स्पिन निर्भरता सीधे स्पिन-निर्भर वेधशाला में अनुवाद करती है; जैसे-जैसे स्पिन बढ़ती जाती है और ISCO की त्रिज्या घटती जाती है, वैसे-वैसे द्रव्यमान के गुरुत्वाकर्षण बंधनकारी ऊर्जा को निकालने / विकीर्ण करने में डिस्क अधिक कुशल होती जाती है, डिस्क अधिक गर्म होती है, आंतरिक डिस्क से जुड़े अस्थायी आवृत्तियों में वृद्धि होती है, और गुरुत्वाकर्षण की रेडशिफ्ट्स डिस्क उत्सर्जन में वृद्धि हुई है।

जाहिर है, अभिवृद्धि डिस्क के स्पेक्ट्रा को देखकर हम अनुमान लगा सकते हैं कि ।$a$

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क्या यह केवल सुपर-बड़े ब्लैक होल (उद्धृत स्रोत का विषय) पर लागू होता है या क्या यह छोटे ब्लैक होल के लिए काम करता है, जब तक कि उनके पास एक्यूट डिस्क है?

— ऊह

आप ब्लैक होल के चारों ओर एक अभिवृद्धि डिस्क के तल

— ऊह

@ ऊह - हाँ, यह अभिवृद्धि डिस्क के साथ सभी ब्लैक होल पर लागू होता है। मुझे लगता है कि विशालकाय ब्लैक होल का बेहतर अध्ययन किया जाता है क्योंकि बड़े पैमाने पर डिस्क स्टाइनर के हस्ताक्षर को स्टेलर मास ब्लैक होल के मुकाबले देखने में आसान बनाता है।

— एंडर्स सैंडबर्ग

Answer 3

एक ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र उसके द्रव्यमान और उसके स्पिन दोनों पर निर्भर करता है। इसके कई अवलोकन परिणाम हैं:

• जैसा कि एंडर्स सैंडबर्ग के उत्तर में उल्लेख किया गया है, एक ब्लैक होल (ISCO) के चारों ओर एक छोटी से छोटी गोलाकार कक्षा है, जिसकी त्रिज्या ब्लैक होल के स्पिन पर निर्भर करती है। इसलिए, यदि आप पदार्थ को एक अभिवृद्धि डिस्क में एक ब्लैक होल की परिक्रमा करते हुए देखते हैं, तो आंतरिक किनारे स्पिन पर एक कम बाउंड देगा।
• जब दो ब्लैक होल विलीन हो जाते हैं, तो परिणामी वस्तु गुरुत्वाकर्षण और तरंगों को एक करैक्टर आवृत्ति और क्षय दर और अंतिम ब्लैक होल के स्पिन द्वारा निर्धारित दर के साथ उत्सर्जित करती है। ज़ोर से विलय (जैसे GW150914) के लिए इस तथाकथित रेंडडाउन को मापा जा सकता है, जो गठित ब्लैक होल के द्रव्यमान और स्पिन का सीधा माप देता है।
• इस तरह के विलय से पहले, व्यक्तिगत ब्लैक होल के स्पिन प्रभावित होते हैं कि इंस्पिरल कैसे विकसित होता है, जो गुरुत्वाकर्षण तरंग पर मनाया जाता है। विभिन्न तरंगों के लिए सैद्धांतिक रूप से अपेक्षित टेम्प्लेट के साथ मनाया तरंग की तुलना करके, एक व्यक्ति ब्लैक होल के स्पिन को माप सकता है (कोशिश कर सकता है)। (इस प्रकार अधिकांश अवलोकन (प्रकाशित) विलय दोनों BH के गैर-कताई होने के अनुरूप हो सकते हैं।)
• एक ब्लैक होल का स्पिन भी प्रभावित करता है कि यह प्रकाश को कैसे प्रभावित करता है। नतीजतन, ब्लैक होल की छाया जैसे कि घटना क्षितिज टेलिस्कोप द्वारा ली गई तस्वीरों का उपयोग ब्लैक होल के स्पिन को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है (यदि हम इसे सही कोण के नीचे देखने के लिए करते हैं)।

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+1यह एक उत्कृष्ट जवाब है , धन्यवाद! मैं तीसरे आइटम को काफी नहीं समझता, इसलिए मैंने एक नया सवाल पूछा है: एक ब्लैक होल की "छाया" और स्पिन को मापने के लिए इसे देखने के लिए सबसे अच्छा कोण क्या है?

— ऊह

इसके अलावा, घटना क्षितिज "भूमध्य रेखा" पर उभारता है, जैसे कि पृथ्वी की त्रिज्या अपने भूमध्य रेखा पर थोड़ी बड़ी है।

— संचय

@ संचय एक समन्वय पर निर्भर कथन है। उदाहरण के लिए, आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले बॉयर-लिंडक्विस्ट निर्देशांक में यह सच नहीं है। जैसे, मुझे संदेह है कि इसका अनुवाद एक प्रभाव के रूप में किया जा सकता है।

— एमएम

Answer 4

जैसा कि रोरी की टिप्पणी में उल्लेख किया गया है , अंतरिक्ष में एक वस्तु को किसी समय स्पिन हासिल करना चाहिए । किसी भी वस्तु में गुरुत्वाकर्षण होता है, और शून्य की एक घूर्णी दर के साथ इसका कोई स्पिन नहीं होगा, जैसे ही यह संपर्क करता है, किसी अन्य ऑब्जेक्ट को स्पिन पर लगाया जाता है।

हालांकि यह सच है, लेकिन संभावना नहीं है, कि इसे किसी अन्य ऑब्जेक्ट द्वारा मारा जा सकता है जो कि इसके स्पिन को रद्द कर देता है यह केवल कुछ समय पहले की बात है जबकि दूसरी वस्तु साथ आती है - इसलिए अंतरिक्ष में वस्तुओं की तुलना में स्पिन करने की अधिक संभावना है।

उदाहरण के लिए देखें एसएक्सएस सहयोग वीडियो: " बाइनरी ब्लैक होल GW151226 का प्रेरणादायक और विलय "

कोणीय गति रैखिक गति और एक संरक्षित मात्रा के घूर्णी समतुल्य है - एक बंद प्रणाली का कुल कोणीय गति स्थिर रहता है। अधिक से अधिक घनत्व तेजी से स्पिन के ऑब्जेक्ट, इसके कोणीय गति को संरक्षित करने के लिए।

अतिरिक्त जानकारी के लिए, मैं इन संदर्भों को शामिल करूंगा:

• " ब्लैक होल स्पिन का निष्कर्ष निकालते और अभिवृद्धि की जांच / इंजेक्शन एथेना एक्स-रे इंटीग्रल फील्ड यूनिट के साथ AGNs में बहती है " (जून 6 2019), डिडिएर Barret (IRAP) और मास्सिमो Cappi (INAF-OAS) द्वारा:

  " प्रसंग । सक्रिय गेलेक्टिक नाभिक (एजीएन) जटिल एक्स-रे स्पेक्ट्रा प्रदर्शित करता है जो विभिन्न प्रकार के उत्सर्जन और अवशोषण सुविधाओं को प्रदर्शित करता है, जिसे आमतौर पर i के संयोजन के रूप में व्याख्या की जाती है) एक सापेक्ष रूप से धब्बा रहित प्रतिबिंब घटक, जिसके परिणामस्वरूप अभिवृद्धि डिस्क का विकिरण होता है। कॉम्पैक्ट हार्ड एक्स-रे स्रोत, ii) एजीएन-चालित बहिर्वाह द्वारा निर्मित एक या कई गर्म / आयनीकृत अवशोषण घटक, जो हमारी दृष्टि की रेखा को पार करते हैं, और iii) अधिक दूर की सामग्री द्वारा निर्मित एक गैर-सापेक्ष प्रतिबिंब घटक है। विस्तृत मॉडल के माध्यम से इन घटकों को विसर्जित करें। फिटिंग इस प्रकार ब्लैक होल स्पिन, ज्यामिति और अभिवृद्धि प्रवाह की विशेषताओं, साथ ही प्रवाह और ब्लैक होल के आसपास के रूप में विवश किया जा सकता है।
  लक्ष्य। हम जांच करते हैं कि एथेना एक्स-रे इंटीग्रल फील्ड यूनिट (एक्स-आईएफयू) जैसे एक उच्च थ्रूपुट उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग इस उद्देश्य के लिए कैसे किया जा सकता है, एक लैंप पोस्ट ज्यामितीय कॉन्फ़िगरेशन में कला प्रतिबिंब मॉडल रिलेक्सिल की स्थिति का उपयोग करना। ।
  तरीके । हम एजीएन स्पेक्ट्रा के प्रतिनिधि नमूने का अनुकरण करते हैं, जिसमें सभी आवश्यक मॉडल जटिलताएं, साथ ही मानक से अधिक चरम मूल्यों तक जाने वाले मॉडल मापदंडों की एक श्रृंखला शामिल है, और एक्स-रे फ्लक्स माना जाता है जो ज्ञात एजीएन और क्वासर्स (क्यूएसओ) आबादी के प्रतिनिधि हैं। हम एक्स-आईएफयू के अंशांकन में अनिश्चितताओं से संबंधित व्यवस्थित त्रुटियों का अनुमान लगाने के लिए एक विधि भी प्रस्तुत करते हैं।
  परिणाम$_g$
  । यहां प्रस्तुत सिमुलेशन एक्स-आईएफयू की क्षमता को समझने के लिए प्रदर्शित करते हैं कि ब्लैक होल कैसे संचालित होते हैं और वे अपने मेजबान आकाशगंगाओं को कैसे आकार देते हैं। एक्स-आईएफयू की अद्वितीय क्षमता को अलग और संकुचित करने, संकीर्ण और व्यापक, उत्सर्जन और अवशोषण घटकों के लिए धन्यवाद, उनके एक्स-रे उत्सर्जन में एन्कोड किए गए भौतिक मॉडल मापदंडों को पुनर्प्राप्त करने की सटीकता पर पहुंच गया है। "

• क्रिस्टोफर एस। रेनॉल्ड्स द्वारा " अवलोकिंग ब्लैक होल्स स्पिन " (27 मार्च 2019)

  "... ब्लैक होल प्रकृति की सबसे सरल वस्तुएं हैं, जिन्हें केवल उनके विद्युत आवेश द्वारा परिभाषित किया गया है (जो कि यथार्थवादी खगोलीय सेटिंग्स में शून्य के लिए बेअसर है), द्रव्यमान और कोणीय गति।

  ...

  इस समीक्षा में, मैं ब्लैक होल स्पिन माप के वर्तमान स्थिति और भविष्य के वादे का सर्वेक्षण करूंगा। पिछले 20 वर्षों से, स्पिन के मात्रात्मक माप एक्स-रे खगोल विज्ञान का डोमेन रहे हैं, और डेटा की गुणवत्ता में सुधार के रूप में इन तकनीकों को परिष्कृत किया जाना जारी है। गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान के हालिया आगमन के साथ, अब हमारे पास ब्लैक होल को स्पिन करने पर एक पूरी तरह से नई और पूरक खिड़की है। इसके अलावा, हम ग्लोबल एमएम-बैंड वेरी लॉन्ग बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री उर्फ, इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (ईएचटी) द्वारा इवेंट हॉरिजोन की छाया की सीधी इमेजिंग, एक और एसएमएजोरर सफलता की दहलीज पर खड़े हैं। हम वास्तव में ब्लैक होल भौतिकी और ब्लैक होल स्पिन के अध्ययन के लिए एक सुनहरी जगह में प्रवेश कर रहे हैं।

  ...

  
  $M$$J$$a = cJ/GM^2$$c$$G$$M$$a$
  $|a| > 1$

  पेज 3:

  
  चित्र 1: स्पिन पैरामीटर के कार्य के रूप में केर ब्लैक होल के भूमध्यरेखीय समतल में कुछ विशेष कक्षाओं का स्थान। यहाँ दिखाया गया है अंतरतम स्थिर गोलाकार कक्षा (लाल रेखा), फोटॉन वृत्ताकार कक्षा (नीली रेखा), स्थैतिक सीमा (धराशायी सफेद रेखा), और घटना क्षितिज (धूसर छाया को बांधना)। सकारात्मक / नकारात्मक स्पिन पैरामीटर उस स्पिन से मेल खाती है जो क्रमशः परिक्रमा / प्रतिगामी, परिक्रमा पदार्थ (या फोटॉन) के सापेक्ष है। ऊर्ध्वाधर धराशायी लाल रेखा प्रगति और प्रतिगामी मामलों को अलग करती है। सर्कुलर ऑर्बिटर्स अंतरतम स्थिर कक्षा के बाहर स्थिर होते हैं लेकिन इस त्रिज्या (हल्के लाल छायांकन द्वारा निरूपित क्षेत्र) के अंदर अस्थिर हो जाते हैं। वृत्ताकार कक्षाएँ फोटॉन वृत्ताकार कक्षा (ठोस लाल छायांकन द्वारा निरूपित क्षेत्र) में मौजूद नहीं हैं। समवर्ती के लिए, 10 सौर द्रव्यमान वाला ब्लैक होल ग्रहण किया जाता है। अन्य द्रव्यमानों के लिए रेडी को रैखिक आनुपातिकता का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

Answer 5

ब्लैक होल के बाहर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के बारे में सोचने का एक तरीका यह है कि यह एक तरह का जीवाश्म, या जमी हुई छाप है। यह उस मामले के गुरुत्वाकर्षण को दर्शाता है जो उस समय ब्लैक होल में गिरा / गिर गया जब यह घटना क्षितिज के अंदर "बंद" हो गया, और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र सहित बाहर कुछ भी प्रभावित करने में असमर्थ था।

यदि उस अवस्था में शुद्ध कोणीय गति थी, तो ब्लैक होल के बाहर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अलग है। गणितीय रूप से, यह Schwarzschild समाधान के बजाय आइंस्टीन के समीकरणों के केर समाधान द्वारा वर्णित है। इस अंतर को कई तरीकों से देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए ब्लैक होल के करीब प्रकाश या पदार्थ के व्यवहार में।

Comments

हां, लेकिन हम कैसे जानते हैं कि ब्लैक होल कताई कर रहे हैं? अंतिम वाक्य का केवल अंतिम आधा ही इसका उत्तर देना शुरू करता है, लेकिन "प्रकाश या पदार्थ के व्यवहार में" वास्तव में कुछ भी नहीं कहता है।

— ऊह