Strona głównaPytania → Jaki kształt ma czarna dziura?

Jaki kształt ma czarna dziura?

Pytanie

Pyta marek

Jaki kształt ma czarna dziura? Często mówi się o dysku akrecyjnym, dżetach, horyzoncie zdarzeń. Jednak czasami czyta się, że jest to kula z osobliwością w centrum, a horyzont zdarzeń to sfera.

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Dyski akrecyjne i dżety tworzą się w sytuacji, gdy w sąsiedztwie horyzontu czarnej dziury znajduje się materia, zatem trudno je uznać za część czarnej dziury, jako że ta może istnieć bez otaczającej ją materii.

Odnośnie samej czarnej dziury: istnieje twierdzenie, które mówi, że horyzont każdej czarnej dziury (w ustalonej chwili) ma topologię dwuwymiarowej sfery — oznacza to, że albo ma po prostu kształt takiej sfery albo ma kształt sfery zdeformowanej w sposób ciągły (tzn. bez rozrywania powierzchni).

Określenie czarnej dziury jako „kuli z osobliwością w centrum” jest, jak przypuszczam, próbą opisu wnętrza czarnej dziury, czyli tego, co znajduje się pod horyzontem. Ale taki opis nie jest poprawny nawet w przypadku czarnej dziury o najprostszej strukturze, jaką jest czarna dziura Schwarzschilda — jej wnętrze składa się z nieskończonej liczby jednakowych sfer, których pole powierzchni maleje nieograniczenie wraz z upływem czasu (osiągnięcie przez taką sferę zerowego pola powierzchni odpowiada czasoprzestrzennej osobliwości).

Na zakończenie warto dodać, że wspomniane wyżej twierdzenie ograniczające topologię horyzontu czarnej dziury do sfery udowodniono w przypadku „standardowej” czterowymiarowej czasoprzestrzeni. Jednakże nie obowiązuje ono w czasoprzestrzeniach o wyższym wymiarze — znane jest np. rozwiązanie równań Einsteina w pięciowymiarowej czasoprzestrzeni opisujące czarną dziurę, której horyzont (w ustalonej chwili) ma kształt trójwymiarowego pierścienia (z tego też powodu ową czarną dziurę nazwano „czarnym pierścieniem”).