Wenn sich alle Sterne drehen, warum wurde dann eine Theorie entwickelt, die nicht rotierende Sterne erfordert?

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Laut Penrose's Forschung würde ein nicht rotierender Stern nach dem Gravitationskollaps als ein perfekt kugelförmiges Schwarzes Loch enden. Jeder Stern im Universum hat jedoch eine Art Drehimpuls.

Warum sollte man sich überhaupt die Mühe machen, diese Forschung zu betreiben, wenn dies im Universum niemals vorkommt und Auswirkungen auf die Zukunft der Astrophysik hat?

städtische pečoler
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Würde es Ihnen etwas ausmachen, mehr Informationen über die Forschung zur Verfügung zu stellen, zB einen Link zu einem Artikel darüber?
HDE 226868
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Reibungslose kugelförmige Kühe sind auch nützliche Abstraktionen ...
Beanluc
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Ich nehme an, es ist die Lösung für ein vereinfachtes Realitätsmodell als erster Schritt? Das ist in der Wissenschaft nicht ungewöhnlich ...
Peter - Setzen Sie Monica
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" Wie auch immer, jeder Stern im Universum " Du hast sie alle überprüft, oder ?
TripeHound
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"Alle Modelle sind falsch, aber einige sind nützlich"
Lama

Antworten:

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Eine andere Überlegung ist, dass die Physik, die ein rotierendes Schwarzes Loch beschreibt, viel schwieriger zu entwickeln war.

Die Mathematik der Beschreibung das Schwarzschild (ungeladene, nicht-Spinnen) schwarzes Loch wurde entwickelt 1916 . Dies wurde 1918 auf aufgeladene, sich nicht drehende Schwarze Löcher ausgeweitet ( Reissner-Nordström-Metrik ).

Erst 1963 wurde die Kerr-Metrik für ungeladene spinnende Schwarze Löcher entwickelt. Zwei Jahre später wurde die allgemeinste Form, die Kerr-Newman- Metrik, gefunden.

Ich hätte keine Lust, 47 Jahre auf die Entwicklung eines genaueren Schwarzlochmodells zu warten, bevor ich bedeutungsvolle Arbeit auf dem Gebiet verrichte.

Ingolifs
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Beachten Sie auch, dass die reine Schwarzschild-Lösung statisch ist: Sie ist ewig, nicht durch Zusammenbruch entstanden und das einzige Objekt in einem ansonsten leeren Universum. Trotz dieser unnatürlichen Vereinfachungen ist es dennoch eine nützliche Lösung.
PM 2Ring
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In ähnlicher Weise könnten wir fragen ...

Kein Strahl kann genau 1 Meter lang sein. Kein Strahl kann genau gerade sein. Das Material, aus dem ein Strahl besteht, kann nicht wirklich isotrop sein. Warum sollten wir uns also die Mühe machen, die Spannung in einem 1 Meter langen geraden Strahl mit isotropem Material zu berechnen?

Weil das Wissen, wie diese Berechnung durchzuführen ist, ein Baustein für komplexere Berechnungen ist.

Die Berechnung des nicht rotierenden Schwarzen Lochs bietet auch eine begrenzende Lösung. Die Lösung für den Kollaps eines sich drehenden Sterns nähert sich dieser Lösung, wenn sich der Spin Null nähert.

In ähnlicher Weise sagte uns Newton, dass sich der Weg eines sich bewegenden Objekts einer geraden Linie nähert, wenn sich die äußeren Kräfte Null nähern. Dies ist nützlich zu wissen, obwohl es keinen Ort in unserem Universum gibt, der keinen gravitativen Einfluss hat.

James
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Angenommen, eine kugelförmige Kuh ...
RonJohn
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Ich bin mir nicht sicher, ob der Zähler noch gegen einen Standard definiert ist, aber wenn ja, gibt es einen Stock, der genau 1 Meter lang ist (per Definition). Vielleicht nicht ganz relevant für Ihren Punkt.
Roland Heath
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@ RolandHeath Es war nicht seit 1960 .
Graipher
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+1, aber ist es offensichtlich, dass der nicht rotierende Fall eine begrenzende Lösung ist? A priori kann es globale (topologische?) Effekte geben, die auftreten, wenn die Drehimpulsdichte gegen unendlich wächst, kurz bevor sich eine Singularität bildet.
hmakholm hat Monica
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@James: Mein Punkt ist , dass ein kollabierenden Sterns mit niedrigem , aber von Null verschiedenen Drehimpuls durch eine Phase gehen , wo seine Drehimpulsdichte divergiert bis ins Unendliche während des Zusammenbruchs - während ein Sternes mit Nulldrehimpuls kann während des Drehimpulses Null Dichte hat ihre gesamter Zusammenbruch. Dies könnte (zumindest a priori) zu einem qualitativen Unterschied führen, der vom Begrenzungsprozess nicht beachtet wird.
hmakholm hat Monica
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Alle Modelle sind Näherungswerte. Wir beurteilen ein Modell danach, wie nützlich es ist.

Das Verständnis des Zusammenbruchs eines nicht rotierenden Sterns zu einem Schwarzen Loch gibt einen Einblick in die Natur des Gravitationskollapses. Ein Großteil der Kollapsphysik hängt nicht vom Spin ab. Zum Beispiel die Bildung eines Ereignishorizonts.

Modelle können verfeinert werden, und in diesem Fall führt die Berücksichtigung der Rotation zu weiteren Einsichten und einer nicht kugelsymmetrischen Struktur mit mehreren singulären Horizonten.

Alle Modelle sind notwendigerweise Vereinfachungen. Aber das nicht rotierende Modell ist immer noch nützlich.

James K
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Die Rotationsperiode unserer Sonne beträgt 24,47 Tage am Äquator und fast 38 Tage an den Polen. Die Rotationsperiode unseres Planeten beträgt 23 Stunden und 56 Minuten, 4.098.903.691 Sekunden . Die Verwendung von Schwarzschild-Gleichungen ist in beiden Fällen nicht exakt.

Wenn Sie die Gleichung für nicht rotierende Objekte verwenden, um die Zeit in der Höhe von GPS-Satelliten (~ 20.200 km oder 12.550 Meilen) zu berechnen , würden Sie 38.636 Nanosekunden pro Tag verlieren . Ein julianisches Jahr ist definiert als 365,25 Tage mit genau 86.400 Sekunden (SI-Basiseinheit), was genau 31.557.600 Sekunden im julianischen astronomischen Jahr entspricht. Das gregorianische Kalenderjahr (400-jähriger Durchschnitt) beträgt 365,2425 Tage.

Multiplizieren Sie 365,2425 x 38,636 = 14,111,509,23 Nanosekunden, das sind 0,0141 Sekunden pro Jahr. Wenn es Sie nicht interessiert, um diesen Betrag zu sparen, können Sie die einfachere Gleichung verwenden, z. B. für Berechnungen mit dem Stern HR 1362 mit einer Rotationsperiode von 306,9 ± 0,4 Tagen.

rauben
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Sie haben Recht: Alle Sterne drehen sich. Der einzige Grund, warum Astrophysiker Berechnungen für einen nicht rotierenden Stern oder ein Schwarzes Loch anstellen, ist, dass dies ihre Berechnungen ein wenig erleichtert. Obwohl sich alle Sterne drehen, drehen sich einige viel schneller als andere, und ihre Massen variieren ebenfalls, so dass ein hohes Maß an Unsicherheit besteht, das durch die Berechnung für einen Stern, der sich nicht dreht, verringert wird.

Michael Walsby
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Wie sicher können wir sein, dass sich alle Sterne drehen? Es gibt viele Sterne und viele mögliche (theoretische) Wechselwirkungen, die die Rotation verlangsamen würden.
Valorum
Noch hat niemand einen gefunden. Ich vermute, es würde für Aufsehen sorgen, wenn man eines entdeckt.
Michael Walsby
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@Valorum Ja, ich habe über eine Sternenkollision nachgedacht, bei der sich die Sterne in entgegengesetzte Richtungen drehen. Wenn die Rotationsenergie genau entgegengesetzt ist, erhalten Sie ein nicht rotierendes Ergebnis. Sehr unwahrscheinlich, nicht ganz unmöglich - also wird es wahrscheinlich eines Tages irgendwo passieren.
Loren Pechtel
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@LorenPechtel Der Drehimpuls muss genau gleich sein. Das halte ich für absolut unmöglich.
Martin Bonner unterstützt Monica
@Valorum Weil die Chance für "Null" Drehimpuls sich 0 nähert, viel schneller als die Anzahl der Sterne mit "Stichprobengröße" wächst.
Paul23