Может ли магнетизм избежать черной дыры?

9

Я знаю свет, и практически ничто, кроме гравитации, не может избежать черной дыры. Мой вопрос: может ли магнетизм избежать черной дыры?

Несколько вещей, которые убеждают меня в этом:

  1. Форма магнитного поля Юпитера по сравнению со струями, которые могут исходить из-за черных дыр (я думаю, это может толкнуть материал, падающий к черной дыре в полюсы или из них):

Плазма ИО и магнитное поле Юпитера

  1. Очевидно черные дыры имеют очень сильные магнитные поля:

http://www.iflscience.com/space/magnetic-fields-can-be-strong-black-holes-gravity

Джонатан
источник

Ответы:

15

Ничто не «ускользает» от ЧД - в том смысле, что сигнал, исходящий из горизонта событий, остается внутри вечно. Если что-то наблюдается, удаляясь от ЧД, то это было сгенерировано вне горизонта событий. Если бы оно генерировалось внутри, оно никогда бы не наблюдалось вообще, во веки веков.

Сама гравитация не «избегает» ЧД - и не «не спасается». Гравитация - это просто характеристика метрики пространства-времени. Если пространство-время деформировано определенным образом, гравитация может быть измерена, чтобы существовать. ЧД - это просто очень сильное искажение пространства-времени, ни больше, ни меньше. Он генерируется концентрацией массы / энергии, которая деформирует пространство-время, и затем эта концентрация попадает в ловушку этого искажения, которое оно произвело.

В этом смысле гравитация - это просто часть ЧД, потому что гравитация - это искривленное пространство-время, и потому что ЧД, по сути, это просто искривленное пространство-время. Гравитационное поле ЧД является частью самой ЧД, простирающейся до бесконечности (но ослабевающей с расстоянием). Он не «убегает», потому что в процессе побега ничего нет.

Это все равно, что привязать пластиковый пакет к узлу, чтобы вода оставалась внутри, и кто-то спрашивает: «Так как же пластик выходит из узла?» Пластик не «выходит» из узла, узел является частью пластика.

Все становится легче понять, когда вы понимаете, что гравитация - это не вещь, это просто эффект искажения пространства-времени.


РЕДАКТИРОВАТЬ: Я думаю, что вы действительно спрашивали, может ли ЧД иметь свое собственное магнитное поле? Ответ - да.

ЧД может иметь 3 характеристики: массу, вращение (вращение) и электрический заряд (так называемая теорема об отсутствии волос) . Все остальные характеристики материи, попадающей в нее, теряются, кроме этих трех. Если вы бросаете протон в нейтральную ЧД, то ЧД приобретает заряд, равный одному протону, и это измеримое электрическое поле.

Теперь рассмотрим вращающуюся ЧД с электрическим зарядом, метрику Керра-Ньюмана . У вас есть заряд, и у вас есть вращение. Это означает, что у вас есть магнетизм. Так что да, ЧД может иметь магнитный диполь. Однако ось вращения и ось магнитного диполя должны быть совмещены - ЧД не может рассматриваться как «пульсирующий». Опять же, никакого сигнала изнутри горизонта событий снаружи не наблюдается.

Однако вы не должны представлять электрическое (или магнитное, одно и то же) поле как «выходящее из ЧД». Это не убегает. Что происходит, когда заряды поглощаются ЧД, линии электрического поля остаются «приклеенными» к ЧД, которая затем приобретает заряд. Эти линии электрического поля существовали вечно, они ничего не «убегали» и продолжают существовать после того, как заряд захвачен ЧД.

Примечание: электрические поля и магнитные поля - это одно и то же. Один может казаться другим, в зависимости от движения наблюдателя.

Флорин андрей
источник
Итак, в этом случае, будет ли черная дыра иметь магнитное поле, которое является ее частью?
Джонатан
1
Я сделал правку, которая, я думаю, отвечает на ваш оригинальный вопрос.
Флорин Андрей
Виртуальные фотоны могут избежать черной дыры и, возможно, гравитационных волн.
dllahr
6

В теории , заряженные и вращающиеся черная дыра может создать свое собственное магнитное поле. Магнитное (и электрическое) поле может существовать и может быть измерено за пределами горизонта событий черной дыры.

Я полностью согласен с обоими существующими ответами о том, что магнитное поле не «уходит» из черных дыр, однако я бы сказал, что крайне маловероятно, что любая настоящая астрофизическая черная дыра генерирует значительное магнитное поле. Простая причина этого заключается в том, что чрезвычайно трудно понять, каким образом любой реалистичный физический процесс мог бы поместить материал с чистым зарядом в черную дыру. т.е. ожидается, что большинство астрофизических черных дыр не заряжены и не имеют магнитного поля. (Хотя есть по крайней мере пара астрономов, которые думают иначе - см. Http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...596L.203R ).

Магнитные поля, о которых вы думаете, и которые упоминаются в предоставленной вами ссылке, являются полями, которые генерируются в аккреционном диске материала, который спирально приближается к горизонту событий. то есть они генерируются вне черной дыры и совершенно не связаны с магнитным полем, которое вы показываете для планеты, подобной Юпитеру, где поле генерируется процессами внутри планеты.

Роб Джеффрис
источник
Как насчет черной дыры, образованной из пары сталкивающихся магнитаров? Я предполагаю, что такое столкновение должно было бы произойти, когда нейтронные звезды еще молоды и имеют большое вращение, так как столкновение из-за распада орбиты посредством излучения гравитационных волн занимает много времени, давая им более чем достаточно времени, чтобы потерять свое вращение и магнетизм. через электромагнитное излучение. Или, может быть, просто магнитар, который превращается в ЧД путем аккреции от более нормальной звезды-компаньона?
PM 2Ring
3

Ничто не может избежать черной дыры, даже гравитация. То, что черные дыры неизбежны, означает следующее: если у вас есть какая-либо система внутри черной дыры, она ничего не может сделать, чтобы послать сигнал снаружи. Это верно независимо от того, делается ли попытка через гравитационное, электрическое или магнитное поля.

Очевидно, что черные дыры имеют гравитационное поле и могут действительно иметь ненулевое электрическое или магнитное поле, но это не значит, что от них что-то «ускользает». Напротив, можно видеть, что они имеют гравитационные или электромагнитные поля как следствие их неизбежности.

Например, когда вещество коллапсирует в черную дыру, внешнее гравитационное поле приобретает некоторое значение. Коллапсирующая материя пересекает горизонт и позже разрушается. Означает ли это, что гравитационное поле должно исчезнуть? Нет, потому что, если бы это произошло, это было бы сигналом изнутри наружу! Фактически, именно неизбежная природа черных дыр удерживает гравитационное поле от изменения в ответ на то, что происходит с веществом внутри.

Точно так же нет, магнитные поля не могут «уйти» от черных дыр, но это не значит, что черные дыры не могут иметь магнитные поля.

Стэн Лиу
источник
«Ничто не может избежать черной дыры, даже гравитация» - это сложнее, чем это. Настаивая на том, чтобы «убегать» от ЧД, возникают проблемы. Гравитация - это просто метрика пространства-времени, а ЧД - это просто пространство-время, сильно искаженное массой / энергией, которая, в свою очередь, остается в плену из-за самого искажения пространства-времени. Как таковое, понятие «избежать» ЧД (или не бежать) не имеет смысла. Гравитация ЧД просто является частью этого, простираясь до бесконечности. При этом, да, никакой сигнал не может покинуть горизонт событий - ЧД является отдельной причинной областью.
Флорин Андрей
1
@FlorinAndrei Это имеет смысл, определенный в первом абзаце этого ответа: гравитация, «уходящая» от черной дыры, будет означать, что можно изменить гравитационное поле снаружи посредством изменения чего-то внутри. Очевидно, что этого не происходит, но понятие довольно разумное - это просто означает, что гравитация не ускользает от черной дыры.
Стэн Лиу,
2

Если наблюдаемые магнитные поля черной дыры частично генерируются движущимися зарядами внутри черной дыры, то искривление пространства-времени как средства посредничества действия на расстоянии для гравитации будет подорвано как объяснительная концептуальная конструкция. Магнетары - это нейтронные звезды с экстремальными магнитными полями. Подобно черным дырам, их материя становится настолько плотной, что их гравитационные поля становятся более сильными, чем электромагнитные поля, которые характеризуют обычную материю, вызывая разрушение электромагнитной структуры атомов. Они просто меньше общей массы, чем черные дыры. Если нейтронные звезды могут генерировать экстремальные магнитные поля, предположительно из несогласованных протонов и / или электронов в плотной массе и движущихся с вращением звезды, то черные дыры также должны быть в состоянии сделать это. Магнитные поля существуют в пространстве, окружающем их источник - движущиеся заряженные частицы - и, если пространство искривлено чрезвычайно, согласно понятиям кривизны пространства-времени, тогда линии поля должны быть искривлены с пространством. Если они простираются за пределы горизонта событий, то мы должны были бы найти другое средство действия на расстоянии для гравитации, совместимое с проверенными формулами, если не лежащая в основе концепция «объяснения» действия на расстоянии, общей теории относительности.

Наблюдательная проблема состоит в том, что аккреционные диски также содержат движущиеся заряды, которые генерируют сильные магнитные поля, и неясно, как можно отличить поля, генерируемые в пределах горизонта событий, от полей, генерируемых без. Однако огромная мощность магнетаров без видимых аккреционных дисков позволяет предположить, что возможность внутренних магнитных полей трудно игнорировать.

Если есть какое-то другое распространенное средство промежуточного действия на расстоянии (кроме искривления пространства-времени и обмена виртуальными частицами), которое служит для объяснения как гравитационных, так и электромагнитных явлений, очень большие быстро вращающиеся ЧД также будут ожидается, что он создаст сильные гравитомагнитные поля с векторами угловых моментов, аналогичными магнитным полюсам. Никогда не было ясно, почему искривленное пространство-время может создавать гравитомагнитный эффект, и обмен виртуальными частицами не дает очень удовлетворительного объяснения электромагнитной индукции и полей в этом отношении. Можно ожидать, что новое общее объяснение действий на расстоянии предложит лучшее объяснение этому явлению.

Так что это отличный вопрос, который заслуживает тщательного анализа, в том числе с точки зрения того, что, возможно, наши объяснения действий на расстоянии ошибочны.

Кэри Адамс
источник