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

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?

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.

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.

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.

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.

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.