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Die Kerr Metrik ist eine stationare und axialsymmetrische Vakuumlosung der einsteinschen Feldgleichungen Sie beschreibt die Raumzeit und damit auch das Gravitationsfeld von ungeladenen und rotierenden Schwarzen Lochern Sie ist nach Roy Kerr benannt der sie 1963 veroffentlicht hat 1 Jeweils kurz nach der Entdeckung der Schwarzschild bzw Kerr Metrik wurden auch die zugehorigen Verallgemeinerungen fur den Fall von elektrisch geladenen Schwarzen Lochern gefunden Im Gegensatz zur Schwarzschild Metrik die auch im Aussenbereich eines nichtrotierenden und spharisch symmetrischen Korpers beliebiger Ausdehnung gilt beschreibt die Kerr Metrik im Wesentlichen die Raumzeit eines Schwarzen Lochs denn schnell rotierende Sterne haben oft ein nicht zu vernachlassigendes Multipolmoment und unterschiedliche Dichtegradienten 2 sodass sich deren Raumzeit Geometrie erst in einem gewissen Abstand von der Oberflache des Sterns an die Kerr Metrik annahert 3 Metriken fur Schwarze Locher statisch J 0 displaystyle J 0 rotierend J 0 displaystyle J neq 0 ungeladen Q 0 displaystyle Q 0 Schwarzschild Metrik Kerr Metrikgeladen Q 0 displaystyle Q neq 0 Reissner Nordstrom Metrik Kerr Newman MetrikQ displaystyle Q Elektrische Ladung J displaystyle J Drehimpuls Inhaltsverzeichnis 1 Linienelement 1 1 Boyer Lindquist Koordinaten 1 2 Kerr Koordinaten 1 3 Kerr Schild Koordinaten 2 Besondere Flachen 2 1 Ereignishorizont 2 2 Ergosphare 2 3 Schatten 2 4 Umfangs und Flachenformeln 3 Drehimpuls 4 Bahn von Testkorpern 4 1 Numerische Berechnung der Bahnen 5 Mitbewegte Inertialsysteme 6 Kreisbahnen 7 Sonstiges 8 Literatur 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseLinienelement BearbeitenIm Artikel wird wie in der Allgemeinen Relativitatstheorie ART oftmals verwendet die Vorzeichenkonvention displaystyle nbsp fur die Metrik benutzt Boyer Lindquist Koordinaten Bearbeiten Mit den kovarianten g t t z 1 g r r S D g 8 8 S g ϕ ϕ x sin 2 8 S g t ϕ a z sin 2 8 displaystyle g tt zeta 1 g rr frac Sigma Delta g theta theta Sigma g phi phi frac chi sin 2 theta Sigma g t phi a zeta sin 2 theta nbsp und den durch Matrixinvertierung erhaltenen kontravarianten g t t x D S g r r D S g 8 8 1 S g ϕ ϕ D a 2 sin 2 8 D S sin 2 8 g t ϕ a z D displaystyle g tt frac chi Delta Sigma g rr frac Delta Sigma g theta theta frac 1 Sigma g phi phi frac Delta a 2 sin 2 theta Delta Sigma sin 2 theta g t phi frac a zeta Delta nbsp metrischen Koeffizienten 4 5 6 lautet das Linienelement der Kerr Raumzeit in Boyer Lindquist Koordinaten und geometrisierten Einheiten d h G c 1 displaystyle G c 1 nbsp 4 7 d s 2 g m n d x m d x n g t t d t 2 g r r d r 2 g 8 8 d 8 2 g ϕ ϕ d ϕ 2 2 g t ϕ d t d ϕ displaystyle mathrm d s 2 g mu nu mathrm d x mu mathrm d x nu g tt mathrm d t 2 g rr mathrm d r 2 g theta theta mathrm d theta 2 g phi phi mathrm d phi 2 2g t phi mathrm d t mathrm d phi nbsp oder ausgeschrieben d s 2 z 1 d t 2 S D d r 2 S d 8 2 x sin 2 8 S d ϕ 2 2 a z sin 2 8 d t d ϕ displaystyle mathrm d s 2 zeta 1 mathrm d t 2 frac Sigma Delta mathrm d r 2 Sigma mathrm d theta 2 frac chi sin 2 theta Sigma mathrm d phi 2 2a zeta sin 2 theta mathrm d t mathrm d phi nbsp Der D Alembert Operator lautet m m g m n x m x n g t t t 2 g r r r 2 g 8 8 8 2 g ϕ ϕ ϕ 2 2 g t ϕ ϕ t displaystyle partial mu partial mu g mu nu left frac partial partial x mu right frac partial partial x nu g tt left frac partial partial t right 2 g rr left frac partial partial r right 2 g theta theta left frac partial partial theta right 2 g phi phi left frac partial partial phi right 2 2g t phi frac partial partial phi frac partial partial t nbsp Es gilt r s 2 M a J M S r 2 a 2 cos 2 8 D r 2 r s r a 2 x a 2 r 2 2 a 2 sin 2 8 D z r s r S displaystyle r mathrm s 2M quad a J M quad Sigma r 2 a 2 cos 2 theta quad Delta r 2 r mathrm s r a 2 quad chi left a 2 r 2 right 2 a 2 sin 2 theta Delta quad zeta r mathrm s r Sigma nbsp M displaystyle M nbsp ist die felderzeugende gravitierende Masse inklusive der Rotationsenergie Wird einem Schwarzen Loch beispielsweise mithilfe eines Penrose Prozesses 8 9 seine gesamte Rotationsenergie entzogen reduziert sich seine gravitierende Masse M displaystyle M nbsp auf die irreduzible Masse M i r r displaystyle M mathrm irr nbsp Fur diese gilt 10 11 M i r r M 2 M 4 a 2 M 2 2 displaystyle M mathrm irr sqrt frac M 2 sqrt M 4 a 2 M 2 2 nbsp Nach M displaystyle M nbsp aufgelost gilt auch M 2 M i r r 4 4 M i r r 2 a 2 displaystyle M 2 sqrt frac M mathrm irr 4 4M mathrm irr 2 a 2 nbsp Der Rotationsenergie E r o t M M i r r displaystyle E mathrm rot M M mathrm irr nbsp entspricht also in Ubereinstimmung mit der Aquivalenz von Masse und Energie einer Masse Fur den Fall dass der Korper mit a M displaystyle a M nbsp rotiert ergibt sich ein um den Faktor 2 displaystyle sqrt 2 nbsp hoheres Massenaquivalent als fur einen statischen Korper mit der gleichen irreduziblen Masse r s displaystyle r mathrm s nbsp ist der Schwarzschild Radius Der Parameter a displaystyle a nbsp wird auch Kerrparameter genannt Er ist proportional zum Drehimpuls J displaystyle J nbsp des Schwarzen Loches Ein positiver Drehimpuls beschreibt vom Nordpol aus betrachtet eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn Ein negativer Drehimpuls beschreibt die entgegengesetzte Richtung Fur den Fall einer verschwindenden Rotation mit a 0 displaystyle a 0 nbsp reduziert sich das obige Linienelement auf das Schwarzschild Linienelement in Schwarzschild Koordinaten Setzt man zusatzlich den Masseparameter auf Null M 0 displaystyle M 0 nbsp reduziert sich das obige Linienelement auf das Linienelement der Minkowski Raumzeit in Kugelkoordinaten Kerr Koordinaten Bearbeiten In der Originalarbeit von R Kerr wird die Metrik in zwei Koordinatensystemen angegeben 1 Bei der ersten Form reduziert sich das Linienelement mit a 0 displaystyle a 0 nbsp auf das Linienelement der Schwarzschild Metrik in Eddington Finkelstein Koordinaten 12 Die nichtverschwindenden kovarianten metrischen Komponenten lauten 13 5 g u u z 1 g u r 1 g u f z a sin 2 8 g r f a sin 2 8 g 8 8 S g f f S sin 2 8 a 2 1 z sin 4 8 displaystyle g uu zeta 1 g ur 1 g u hat varphi zeta a sin 2 theta g r hat varphi a sin 2 theta g theta theta Sigma g hat varphi hat varphi Sigma sin 2 theta a 2 1 zeta sin 4 theta nbsp Die kontravarianten Komponenten ergeben sich durch Matrixinvertierung g u u a 2 sin 2 8 S g u r r 2 a 2 S g u f a S g r r r 2 a 2 S z g r f a S g 8 8 1 S g f f 1 S sin 2 8 displaystyle g uu frac a 2 sin 2 theta Sigma g ur frac r 2 a 2 Sigma g u hat varphi frac a Sigma g rr frac r 2 a 2 Sigma zeta g r hat varphi frac a Sigma g theta theta frac 1 Sigma g hat varphi hat varphi frac 1 Sigma sin 2 theta nbsp Die radiale Koordinate r displaystyle r nbsp und der Polwinkel 8 displaystyle theta nbsp sind identisch mit ihren Boyer Lindquist Pendants Die beiden anderen Koordinaten unterscheiden sich von den Boyer Lindquist Pendants Der lokale Beobachter mit konstantem u displaystyle u nbsp und f displaystyle hat varphi nbsp befindet sich nicht auf einer festen Radialkoordinate Er fallt radial gemass d r d t r s r D x displaystyle mathrm d r mathrm d t r mathrm s r Delta chi nbsp auf die zentrale Masse zu wahrend er wie der lokale Boyer Lindquist Beobachter mit der Winkelgeschwindigkeit d ϕ d t r s r a x displaystyle mathrm d phi mathrm d t r mathrm s r a chi nbsp um die Symmetrieachse rotiert 13 So ein gedachter lokaler Beobachter wird in der Literatur auch zero angular momentum observer oder kurz ZAMO genannt 14 15 Siehe dazu auch weiter unten den Abschnitt Bahn von Testkorpern Kerr Schild Koordinaten Bearbeiten Die zweite Form des metrischen Tensors aus Kerrs Originalarbeit erhalt man uber die Koordinatentransformation 1 16 x r cos f a sin f sin 8 y r sin f a cos f sin 8 z r cos 8 t u r displaystyle x r cos hat varphi a sin hat varphi sin theta quad y r sin hat varphi a cos hat varphi sin theta quad z r cos theta quad hat t u r nbsp Diese Koordinaten werden in der Literatur auch als Kerr Schild Koordinaten bezeichnet In diesen Koordinaten wird die Koordinatensingularitat am Ereignishorizont vermieden 8 7 12 Das Linienelement lautet d s 2 d x 2 d y 2 d z 2 d t 2 r s r 3 r 4 a 2 z 2 d t r x d x y d y r 2 a 2 a y d x x d y r 2 a 2 z d z r 2 displaystyle mathrm d s 2 mathrm d x 2 mathrm d y 2 mathrm d z 2 mathrm d hat t 2 frac r mathrm s r 3 r 4 a 2 z 2 left mathrm d hat t frac r x mathrm d x y mathrm d y r 2 a 2 frac a y mathrm d x x mathrm d y r 2 a 2 frac z mathrm d z r right 2 nbsp Aufgrund der verwendeten Koordinatentransformationen gilt die folgende Gleichung x 2 y 2 z 2 r 2 a 2 1 z 2 r 2 displaystyle x 2 y 2 z 2 r 2 a 2 left 1 frac z 2 r 2 right nbsp Besondere Flachen BearbeitenDie Raumzeit die durch die Kerr Metrik beschrieben wird besitzt aufgrund der Nullstellen im Nenner der Komponenten des metrischen Tensors einige Besonderheiten die naher untersucht werden konnen Genau wie bei einem ungeladenen und nicht rotierenden Schwarzen Loch gibt es auch hier sogenannte lichtartige und stationare Untermannigfaltigkeiten Eine dieser Untermannigfaltigkeiten bildet einen physikalisch bedeutsamen Ereignishorizont weil der Lichtkegel aller Punkte auf dieser Flache komplett auf der Innenseite dieser Flache liegt Demnach konnen Lichtstrahlen den Ereignishorizont nur in Richtung hin zur Singularitat bei r 0 displaystyle r 0 nbsp verlassen Neben dem Ereignishorizont gibt es noch eine zweite physikalisch bedeutsame Flache die im Folgenden naher beschrieben wird Weiterfuhrende Rechnungen zeigen dass nur der aussere Ereignishorizont und die aussere Ergosphare eine eigentliche physikalische Bedeutung hat 16 Um eine anschauliche Vorstellung von der Form der besonderen Flachen zu bekommen kann man entweder Koordinaten mit einer anschaulichen Bedeutung wie den Kerr Schild Koordinaten verwenden oder man untersucht das Krummungsverhalten dieser Flachen In den Grafiken wird die Darstellung des metrischen Tensors in Kerr Schild Koordinaten verwendet Eine Beschreibung des Krummungsverhaltens der besonderen Flachen kann den angegebenen Referenzen entnommen werden 17 16 Ereignishorizont Bearbeiten nbsp Geometrische Darstellung der Ereignishorizonte und Ergospharen der Kerr Raumzeit in Kerr Schild Koordinaten Die Ringsingularitat liegt an der aquatorialen Ausbuchtung der inneren Ergosphare bei R a displaystyle R a nbsp 18 nbsp Grossenvergleich des Schattens schwarz und der besonderen Flachen weiss eines Schwarzen Lochs Der Spinparameter a displaystyle a nbsp lauft von 0 bis M displaystyle M nbsp wobei die linke Seite des Schwarzen Lochs auf den Beobachter zu rotiert 19 In Boyer Lindquist Koordinaten entarten die oben angegebenen Komponenten des metrischen Tensors auf mehreren Flachen Mit den Bezeichnungen von oben kann beispielsweise der Nenner der rein radialen Komponente g r r displaystyle g rr nbsp gleich Null werden wenn D 0 displaystyle Delta 0 nbsp gesetzt und nach r displaystyle r nbsp aufgelost wird Die beiden Ereignishorizonte liegen damit auf r H M M 2 a 2 displaystyle r text H pm M pm sqrt M 2 a 2 nbsp Bei maximaler Rotation mit a M displaystyle a M nbsp fallen beide Werte mit dem Gravitationsradius r G M displaystyle r G M nbsp zusammen Bei minimaler Rotation mit a 0 displaystyle a 0 nbsp fallt der positive Wert mit dem Schwarzschild Radius r s 2 r G displaystyle r s 2r G nbsp zusammen und der negative Wert fallt auf das Zentrum Deshalb werden diese beiden Flachen auch als innerer und ausserer Ereignishorizont bezeichnet Obwohl die radiale Koordinate r displaystyle r nbsp bei beiden Ereignishorizonten einen konstanten Wert besitzt weicht das geometrische Krummungsverhalten der Ereignishorizonte stark von dem Krummungsverhalten einer Kugeloberflache ab 16 17 Der innere Ereignishorizont bei dem es sich um einen Cauchy Horizont handelt entzieht sich der direkten Beobachtung solange fur den Spinparameter a M displaystyle a leq M nbsp gilt 20 Da die Raumzeit im Inneren desselben extrem instabil ist gilt es als eher unwahrscheinlich dass sich ein solcher bei einem realen Kollaps eines Sterns tatsachlich ausbildet 18 Ergosphare Bearbeiten Zwei weitere Flachen ergeben sich in Boyer Lindquist Koordinaten aufgrund eines Vorzeichenwechsels der zeitartigen Komponente g t t displaystyle g tt nbsp Die Bedingung g t t 0 displaystyle g tt 0 nbsp fuhrt hier erneut auf eine quadratische Gleichung mit den Losungen r E M M 2 a 2 cos 2 8 displaystyle r text E pm M pm sqrt M 2 a 2 cos 2 theta nbsp Diese zwei Flachen konnen wegen des Terms cos 2 8 displaystyle cos 2 theta nbsp unter der Wurzel bei geringem Spinparameter als abgeflachte Spharen bzw Rotationsellipsoide dargestellt werden Die aussere Flache beruhrt dabei den ausseren Ereignishorizont an den zwei Polen die durch die Rotationsachse definiert werden Die beiden Pole entsprechen einem Winkel 8 displaystyle theta nbsp von 0 displaystyle 0 nbsp bzw p displaystyle pi nbsp Bei einem hoheren Spinparameter beult sich die Ergosphare von den Polen weg auch auf der z Achse kurbisformig 21 aus wahrend der innere Ereignishorizont auf den ausseren zu konvergiert und bei a M displaystyle a M nbsp mit diesem zusammenfallt Der Raum zwischen den zwei ausseren Flachen mit r r H displaystyle r r text H text nbsp und r r E displaystyle r r text E text nbsp wird Ergosphare genannt Fur ein massebehaftetes Teilchen ist d s 2 displaystyle mathrm d s 2 nbsp entlang seiner Weltlinie negativ Da innerhalb der Ergospare die Komponente g t t displaystyle g tt nbsp der Metrik positiv ist ist dies jedoch nur dann moglich wenn das Teilchen mit einer gewissen Mindest Winkelgeschwindigkeit W displaystyle Omega nbsp mit der inneren Masse M displaystyle M nbsp mitrotiert Es kann deshalb innerhalb der Ergosphare keine Teilchen geben die ruhen oder sich in entgegengesetzter Richtung zu der Masse auf der Ringsingularitat drehen da die lokale Transversalgeschwindigkeit des Raumzeitstrudels der Frame Dragging Effekt v z a m o W R s displaystyle v mathrm zamo Omega bar R varsigma nbsp ab dem ausseren Rand der Ergosphare grosser gleich der Lichtgeschwindigkeit c displaystyle c nbsp ist 22 23 Schatten Bearbeiten Beim Schatten eines Schwarzen Lochs handelt es sich um den schwarzen Bereich den ein Beobachter an der Stelle sieht wo sich das Schwarze Loch befindet Es handelt sich also um die scheinbare Ausdehnung des Schwarzen Lochs die aufgrund der starken Krummung der Raumzeit in der Nahe des Schwarzen Loches immer grosser als der aussere Ereignishorizont ist Der Umriss des Schattens kann entweder mit numerischer Integration der lichtartigen Geodaten oder auch durch fouriertransformierte Limacons berechnet werden 24 25 26 27 28 Der Beobachter wird im Folgenden als in weiter Entfernung vom Schwarzen Loch und stationar angenommen 8 displaystyle theta nbsp bezeichnet den Polarwinkel der Position des Beobachters 8 0 displaystyle theta 0 nbsp und 8 p displaystyle theta pi nbsp entspricht also einer Position auf der Symmetrieachse der betrachteten Raumzeit 8 p 2 displaystyle theta pi 2 nbsp entspricht dagegen einer Position in der aquatorialen Ebene Die Wellenlange des Lichts wird im Vergleich zum Gravitationsradius als vernachlassigbar klein betrachtet Die Konturlinien sind gegeben durch 0 x 2 z 2 x A 2 B 2 x 2 z 2 displaystyle 0 x 2 z 2 x A 2 B 2 x 2 z 2 nbsp mit den beiden Parametern A a sin 8 a sin 3 8 cos 2 8 5 displaystyle A alpha sin theta bar a sin 3 theta cos 2 theta 5 nbsp B b 0 23 cos 4 8 1 1 a 4 displaystyle B beta 0 23 cos 4 theta 1 sqrt 1 bar a 4 nbsp die noch vom Kerrparameter und der Position des Beobachters abhangen Ferner gilt noch die folgende Reihenentwicklung a 8892 68 a 10 30413 2 a 9 46107 4 a 8 37064 7 a 7 18685 4 a 6 4666 5 a 5 3894 54 a 4 49 564 5 a 3 9672 25 a 2 2 273 92 a 9669 01 a tan a displaystyle begin aligned alpha amp 8892 68 bar a 10 30413 2 bar a 9 46107 4 bar a 8 amp 37064 7 bar a 7 18685 4 bar a 6 4666 5 bar a 5 3894 54 bar a 4 amp 49 5645 bar a 3 9672 25 bar a 2 2 27392 bar a 9669 01 bar a tan bar a end aligned nbsp b 5 190 58 0 343 743 a tan a 0 028 4803 a 0 047 0795 a 27 522 4 tan a displaystyle beta 5 19058 0 343743 bar a tan bar a 0 0284803 bar a 0 0470795 bar a 27 5224 tan bar a nbsp mit a a M displaystyle bar a a M nbsp wodurch die beobachteten Langenmassstabe hier in Einheiten von G M c 2 displaystyle GM c 2 nbsp betrachtet werden Der beobachtete Radius des Schattens in Polarkoordinaten ist damit r o b s A cos ϑ B displaystyle r mathrm obs A cos vartheta B nbsp Aus der polaren Ansicht bei 8 0 displaystyle theta 0 nbsp rotiert das Schwarze Loch aus der Sicht des Beobachters gegen den Uhrzeigersinn und aus dem Blickwinkel 8 p displaystyle theta pi nbsp im Uhrzeigersinn Der beobachtete Radius des Schattens eines nichtrotierenden Schwarzen Lochs liegt damit bei bzw knapp uber 27 G M c 2 5 G M c 2 displaystyle sqrt 27 GM c 2 approx 5GM c 2 nbsp Das trifft auch fur rotierende Schwarze Locher zu wenn diese aus der polaren Perspektive betrachtet werden Je weiter die Position des Beobachters in der aquatorialen Ebene liegt umso starker wird die asymmetrische Verzerrung Auf der dem Beobachter entgegenrotierenden Seite wird der Schatten eingedellt und auf der von ihm wegrotierenden Seite ausgebeult Umfangs und Flachenformeln Bearbeiten Durch die nichteuklidische Geometrie ergibt sich als Umfang nicht U 2 p r displaystyle U 2 pi r nbsp sondern in axialer Richtung U ϕ 0 2 p g ϕ ϕ d ϕ 2 p R displaystyle U phi int 0 2 pi sqrt g phi phi mathrm d phi 2 pi bar R nbsp mit dem axialen Radius der Gyration 22 6 R g ϕ ϕ x S sin 8 displaystyle bar R sqrt g phi phi sqrt frac chi Sigma sin theta nbsp der am ausseren Ereignishorizont auf der Aquatorebene fur alle a displaystyle a nbsp mit dem Schwarzschildradius r s displaystyle r mathrm s nbsp zusammenfallt In polodialer Richtung gilt U 8 0 2 p g 8 8 d 8 4 a 2 r 2 3 a 2 a 2 r 2 displaystyle U theta int 0 2 pi sqrt g theta theta mathrm d theta 4 sqrt a 2 r 2 xi left frac a 2 a 2 r 2 right nbsp wobei die Funktion 3 displaystyle xi nbsp das elliptische Integral 2 Art bezeichnet Die Oberflache des Ereignishorizonts ist nicht gleich 4 p r H 2 displaystyle 4 pi r text H 2 nbsp sondern 29 A H 0 p 2 p R S d 8 8 p M r H displaystyle A mathrm H int 0 pi 2 pi bar R sqrt Sigma mathrm d theta 8 pi Mr text H nbsp Drehimpuls BearbeitenBei a gt M r r H displaystyle a gt M r r text H nbsp wurde eine nackte Singularitat auftreten da bei derartig hohen Drehimpulswerten kein Ereignishorizont existieren kann 20 Kip Thorne folgerte schon 1974 aus Computersimulationen des Wachstums von Schwarzen Lochern aus Akkretionsscheiben dass Schwarze Locher diesen Grenzwert nicht erreichen seine Simulationen deuteten damals auf einen maximalen Kerrparameter von a 0 998 M displaystyle a approx 0 998M nbsp 30 Auch Simulationen der Kollision zweier Schwarzer Locher bei hohen Energien von 2009 von E Berti und Kollegen 31 zeigten dass man dabei dem Grenzwert zwar sehr nahe kommt a 0 95 M displaystyle a 0 95M nbsp er aber nicht uberschritten wird da Energie und Drehimpuls durch Gravitationswellen abgestrahlt werden Allgemein wird meist davon ausgegangen dass der Grenzwert prinzipiell nicht uberschritten werden kann als Teil der Cosmic Censorship Hypothese 32 Diese Begrenzung fur Schwarze Locher gilt jedoch nicht fur Sterne und andere Objekte mit einer Ausdehnung die signifikant grosser als ihr ausserer Ereignishorizont ist Diese mussen bevor sie zu einem Schwarzen Loch kollabieren einen Teil ihres uberschussigen Drehimpulses nach aussen abwerfen sodass der Kerrparameter des resultierenden Schwarzen Lochs letztendlich bei a lt M displaystyle a lt M nbsp liegt 33 34 35 Bei einem Kerrparameter von a M displaystyle a M nbsp wurde der Ereignishorizont zudem mit Lichtgeschwindigkeit rotieren Dieser Grenzwert wird in der Natur zwar nicht erreicht jedoch kommen manche Schwarze Locher wie z B jenes im Kern der Spiralgalaxie NGC 1365 oder Markarian 335 sehr nah an dieses Limit heran 36 37 38 39 Wie bei der Schwarzschild Metrik in Schwarzschildkoordinaten sind die Polstellen der Kerr Metrik welche die Lage der Ereignishorizonte beschreiben in Boyer Lindquist Koordinaten ebenfalls nur Koordinaten Singularitaten Durch eine andere Wahl der Koordinaten kann die Raumzeit der Kerr Metrik ebenfalls bis in das Innere der Ereignishorizonte stetig und ohne Polstellen in der Metrik beschrieben werden Bahn von Testkorpern BearbeitenFur alle ab hier folgenden Gleichungen wird der metrische Tensor mit Boyer Lindquist Koordinaten und den naturlichen Einheiten G M c 1 displaystyle G M c 1 nbsp verwendet Korper deren Masse so klein ist dass das zugehorige Gravitationsfeld keinen wesentlichen Anteil zur Raumzeitgeometrie liefert werden Testkorper genannt Die kraftefreien Bewegungen dieser Testkorper im Gravitationsfeld des Schwarzen Loches entsprechen in guter Naherung denen von frei fallenden Beobachtern FFO Die zugehorigen Bahnen konnen mit Hilfe des hamiltonschen Prinzips und den daraus folgenden kanonischen Gleichungen oder den Geodatengleichungen beschrieben werden Aus den kanonischen Gleichungen folgt dass jede kovariante Komponente eines generalisierten Impulses immer dann konstant ist wenn alle Komponenten des metrischen Tensors von der zugehorigen Koordinate unabhangig sind Fur Testkorper mit einer invarianten Masse m displaystyle mu nbsp ungleich Null gilt p a m d x a d t displaystyle p alpha mu frac dx alpha d tau nbsp Dabei ist der Parameter t displaystyle tau nbsp gleich der Eigenzeit einer mit dem Testkorper mitgefuhrten Uhr Die so berechneten vier Komponenten entsprechen dann genau den kontravarianten Komponenten des Viererimpulses des Testkorpers Fur Testkorper mit verschwindender Masse wie Licht gilt hingegen p a d x a d l displaystyle p alpha frac dx alpha d lambda nbsp mit einem geeigneten affinen Bahnparameter l displaystyle lambda nbsp der so gewahlt wird dass die gewunschten Rand oder Startbedingungen fur die zu untersuchenden Lichtstrahlen gelten In beiden Fallen gilt ferner ohne Einschrankungen p a g a b p b displaystyle p alpha g alpha beta p beta nbsp Bei der Kerr Metrik sind nun alle Komponenten des metrischen Tensors nicht von der Zeit und der Koordinate ϕ displaystyle phi nbsp abhangig Es gilt also E p t displaystyle E p t nbsp L z p ϕ displaystyle L z p phi nbsp Dabei ist E displaystyle E nbsp die konstante Gesamtenergie des Testkorpers entlang der geodatischen Bahn um das Schwarze Loch Sie setzt sich bei Testkopern mit Masse aus der kinetischen der potentiellen und der Ruheenergie zusammen bleibt entlang der geodatischen Bahn immer erhalten und ist damit eine Integrationskonstante Ebenso fuhrt die Rotationssymmetrie der Kerr Raumzeit zur Erhaltung des Drehimpulses L z displaystyle L z nbsp des Testkorpers in Bezug auf die raumartige Symmetrieachse der Kerr Metrik Diese Symmetrieachse liegt parallel zum Drehimpuls des Schwarzen Loches 40 8 Ferner gilt auch immer m 2 p a g a b p b displaystyle mu 2 p alpha g alpha beta p beta nbsp Brandon Carter zeigte weiter uber die Verwendung des Hamilton Jacobi Formalismus dass es fur die Bahnen von Testkorpern auch noch eine vierte Bewegungskonstante Q displaystyle Q nbsp gibt 41 28 8 Diese Konstante wird in der Literatur als Carter Konstante bezeichnet Sie hangt mit der Energie und dem Drehimpuls des Testkorpers wie folgt zusammen Q p 8 2 cos 2 8 a 2 m 2 E 2 L z 2 sin 2 8 displaystyle Q p theta 2 cos 2 theta left a 2 left mu 2 E 2 right frac L z 2 sin 2 theta right nbsp Die vier Bewegungsgleichungen zweiter Ordnung Geodatengleichung enthalten einschliesslich der invarianten Masse m displaystyle mu nbsp des Testkorpers also insgesamt vier Integrationskonstanten und sind demnach einmal integrierbar Die Bewegungsgleichungen konnen damit beispielsweise auf die folgende Form gebracht werden 42 41 S d r d l R r S d 8 d l 8 8 S d ϕ d l a E L z sin 2 8 a D P r S d t d l a a E sin 2 8 L z r 2 a 2 D P r displaystyle begin aligned Sigma frac dr d lambda amp pm sqrt R r Sigma frac d theta d lambda amp pm sqrt Theta theta Sigma frac d phi d lambda amp left aE frac L z sin 2 theta right frac a Delta P r Sigma frac dt d lambda amp a left aE sin 2 theta L z right frac r 2 a 2 Delta P r end aligned nbsp mit 8 8 Q cos 2 8 a 2 m 2 E 2 L z 2 sin 2 8 displaystyle Theta theta Q cos 2 theta left a 2 left mu 2 E 2 right frac L z 2 sin 2 theta right nbsp P r E r 2 a 2 a L z displaystyle P r E left r 2 a 2 right aL z nbsp R r P r 2 D m 2 r 2 L z a E 2 Q displaystyle R r P r 2 Delta left mu 2 r 2 L z aE 2 Q right nbsp Aufgrund des Lense Thirring Effekts rotiert ein spezieller Beobachter mit konstantem r displaystyle r nbsp konstantem 8 displaystyle theta nbsp und verschwindendem Drehimpuls L z displaystyle L z nbsp mit einer festen Winkelgeschwindigkeit W displaystyle Omega nbsp um das Schwarze Loch Diese Winkelgeschwindigkeit kann in Abhangigkeit von der Koordinate r displaystyle r nbsp berechnet werden 43 Es gilt W d ϕ d t g t ϕ g ϕ ϕ r s a r x displaystyle Omega frac d phi dt frac g t phi g phi phi frac r mathrm s a r chi nbsp So ein Beobachter wird in der Literatur auch zero angular momentum observer oder kurz ZAMO genannt Siehe dazu auch weiter unten den Abschnitt uber mitbewegte Inertialsysteme Numerische Berechnung der Bahnen Bearbeiten nbsp Prograde Bahn eines Testkorpers um ein rotierendes Schwarzes Loch mit a 0 9 M displaystyle a 0 9 M nbsp nbsp Retrograde Bahn bei einem Spinparameter von a 0 95 M displaystyle a 0 95 M nbsp Der Einfachheit halber verwendet man fur numerische Berechnungen der Bahnen von Testkorpern fur massebehaftete Testteilchen anstelle der Masse m displaystyle mu nbsp einen auf eins normierten Parameter ϵ displaystyle epsilon nbsp und fur masselose Teilchen wie Photonen ϵ 0 displaystyle epsilon 0 nbsp Mit den Bezeichnungen von oben gilt 28 p t E displaystyle p t E nbsp p r S D r displaystyle p r frac Sigma Delta dot r nbsp p 8 S 8 displaystyle p theta Sigma dot Theta nbsp p ϕ L z displaystyle p phi L z nbsp Diese Komponenten werden auch im Hamilton Formalismus verwendet Der Punkt uber den Variablen steht im Fall eines massebehafteten Testkorpers fur das Differenzieren nach der Eigenzeit t displaystyle tau nbsp und im Fall eines masselosen Testteilchens nach dem affinen Parameter der anstatt der Eigenzeit die im System der ZAMOs lokal aufintegrierte Strecke des Photons bezeichnet Dabei ist p 8 displaystyle p theta nbsp die polare 8 displaystyle theta nbsp p r displaystyle p r nbsp die radiale r displaystyle r nbsp und das konstante p ϕ L z displaystyle p phi L z nbsp die azimutale ϕ displaystyle phi nbsp Komponente 44 Da sich die Gleichungen des vorherigen Abschnittes nur bedingt fur eine numerische Berechnung der Bahnen von Testkorpern eignen verwendet man besser Gleichungen die sich aus dem Hamilton Formalismus ergeben 42 Mit den oben angegebenen Abkurzungen und Konstanten erhalt man so ein System aus gewohnlichen Differentialgleichungen erster Ordnung 28 45 t 2 E r a 2 r 2 2 a L z r D S E s 1 v 2 displaystyle dot t frac 2 E r left a 2 r 2 right 2 a L z r Delta Sigma E frac varsigma sqrt 1 v 2 nbsp r D p r S displaystyle dot r frac Delta p r Sigma nbsp 8 p 8 S displaystyle dot theta frac p theta Sigma nbsp ϕ 2 a E r L z csc 2 8 S 2 r D S displaystyle dot phi frac 2 a E r L z csc 2 theta Sigma 2r Delta Sigma nbsp p t 0 displaystyle dot p t 0 nbsp p r 1 r ϵ a 2 r 2 k 2 E 2 r a 2 r 2 2 a E L z D ϵ r D S 2 p r 2 r 1 S displaystyle dot p r frac 1 r left epsilon left a 2 r 2 right k right 2 E 2 r left a 2 r 2 right 2 a E L z Delta epsilon r Delta Sigma frac 2 p r 2 r 1 Sigma nbsp p 8 sin 8 cos 8 L z 2 sin 4 8 a 2 E 2 ϵ S displaystyle dot p theta frac sin theta cos theta left L z 2 sin 4 theta a 2 left E 2 epsilon right right Sigma nbsp p ϕ 0 displaystyle dot p phi 0 nbsp mit k a 2 E 2 ϵ L z 2 Q displaystyle k a 2 left E 2 epsilon right L z 2 Q nbsp Langen werden in G M c 2 displaystyle GM c 2 nbsp Zeiten in G M c 3 displaystyle GM c 3 nbsp und der Spinparameter in a J c G M 2 displaystyle a Jc GM 2 nbsp gemessen Die vier Konstanten der Bewegung sind wie bereits erwahnt E L z Q displaystyle E L z Q nbsp und ϵ displaystyle epsilon nbsp 28 Q displaystyle Q nbsp ist die nach ihrem Entdecker Brandon Carter benannte Carter Konstante 41 28 8 42 Q p 8 2 cos 2 8 a 2 m 2 E 2 L z 2 sin 2 8 a 2 m 2 E 2 sin 2 I L z 2 tan 2 I displaystyle Q p theta 2 cos 2 theta left a 2 mu 2 E 2 frac L z 2 sin 2 theta right a 2 mu 2 E 2 sin 2 I L z 2 tan 2 I nbsp I displaystyle I nbsp ist der Bahnneigungswinkel des Testteilchens 4 8 Energie und Drehimpuls konnen auch aus den Eigenzeitableitungen der Koordinaten oder der lokalen Geschwindigkeit gewonnen werden 22 E g t t t g t ϕ ϕ 1 2 r S t 2 a r S ϕ sin 2 8 displaystyle E g tt dot t g t phi dot phi left 1 frac 2r Sigma right dot t frac 2ar Sigma dot phi sin 2 theta nbsp L z g ϕ ϕ ϕ g t ϕ t sin 2 8 ϕ D S 2 a E r S 2 r displaystyle L z g phi phi dot phi g t phi dot t frac sin 2 theta dot phi Delta Sigma 2 a E r Sigma 2 r nbsp Im Fall eines massebehafteten Testpartikels erhalt man die insgesamt zuruckgelegte physikalische Wegstrecke mit dem Integral der Eigenzeit uber die lokale 3er Geschwindigkeit d s d t d v g s 0 t v t g d t displaystyle mathrm d bar s mathrm d tau mathrm d v gamma bar s int 0 tau v tau gamma mathrm d tau nbsp mit dem Lorentzfaktor g 1 1 v 2 t s displaystyle gamma 1 sqrt 1 v 2 dot t varsigma nbsp Dabei sind v r displaystyle v r nbsp v 8 displaystyle v theta nbsp und v ϕ displaystyle v phi nbsp die Komponenten der lokalen 3er Geschwindigkeit 40 v v r 2 v 8 2 v ϕ 2 v x 2 v y 2 v z 2 displaystyle v sqrt v r 2 v theta 2 v phi 2 sqrt v x 2 v y 2 v z 2 nbsp entlang der jeweiligen Achsen und es ergibt sich 22 v x E L z W 2 D S x E L z W 2 t 2 s 2 t displaystyle v sqrt frac chi E L z Omega 2 Delta Sigma chi E L z Omega 2 frac sqrt dot t 2 varsigma 2 dot t nbsp Die lokale Geschwindigkeit v displaystyle v nbsp eines Testkorpers wird relativ zu dem korotierenden Beobachter ZAMO gemessen Die gravitative Zeitdilatation zwischen einem stationaren ZAMO mit festem r displaystyle r nbsp und 8 displaystyle theta nbsp und einem stationaren Beobachter Koordinatenbuchhalter der sehr weit vom Schwarzen Loch entfernt ist berechnet sich gemass den definierenden Eigenschaften des ZAMO L z r 8 0 displaystyle L z dot r dot theta 0 nbsp zu d t d t g ϕ ϕ g t t g ϕ ϕ g t ϕ 2 displaystyle frac mathrm d t mathrm d tau sqrt frac g phi phi g tt g phi phi g t phi 2 nbsp Mitbewegte Inertialsysteme Bearbeiten nbsp Korotation von lokal stationaren Messbojen aufgrund des Inertial Frame Dragging EffektsDas Bezugssystem frame eines lokal drehimpulsfreien Beobachters mit L z 0 displaystyle L z 0 nbsp der in der Literatur auch zero angular momentum observer oder kurz ZAMO genannt wird rotiert in der Kerr Raumzeit mit einer gewissen Winkelgeschwindigkeit um die i A ebenfalls rotierende Masse im Zentrum der Raumzeit Dieser Effekt wird auch Frame dragging Effekt genannt 37 Es gilt W d ϕ d t g t ϕ g ϕ ϕ r s a r x displaystyle Omega frac rm d phi rm d t frac g t phi g phi phi frac r mathrm s a r chi nbsp Die Winkelgeschwindigkeit entspricht dabei der Ableitung der Winkelkoordinate ϕ displaystyle phi nbsp nach der Koordinatenzeit t displaystyle t nbsp eines relativ zu den Fixsternen stationaren Beobachters der sich in ausreichend grosser Entfernung von der Masse befindet Da der ZAMO relativ zum ihn lokal umgebenden Raum ruht nimmt die Beschreibung der lokalen physikalischen Vorgange in seinem Bezugssystem die einfachste Gestalt an 46 40 So ist z B nur in seinem Bezugssystem die Geschwindigkeit eines ihn passierenden Lichtstrahls gleich 1 wahrend sie im System eines relativ zu den Fixsternen stationaren Beobachters aufgrund der gravitativen Zeitdilatation verlangsamt und aufgrund des Frame Draggings im Betrag und in der Richtung verschoben ware Der ZAMO kann deshalb als lokale Messboje relativ zu der die Geschwindigkeit vor Ort v displaystyle v nbsp bestimmt wird verwendet werden Die gravitative Zeitdilatation zwischen einem solchen mit W displaystyle Omega nbsp mitbewegten und auf fixem r displaystyle r nbsp sitzenden Beobachter und einem weit entfernten Beobachter betragt s d t d t g t t displaystyle varsigma frac mathrm d t mathrm d tau sqrt g tt nbsp Die radiale lokale Fluchtgeschwindigkeit v e s c displaystyle v mathrm esc nbsp ergibt sich damit uber s 1 1 v e s c 2 v e s c s 2 1 s displaystyle varsigma frac 1 sqrt 1 v mathrm esc 2 to v mathrm esc frac sqrt varsigma 2 1 varsigma nbsp Fur einen Testkorper mit E 1 L 0 displaystyle E 1 L 0 nbsp ergibt sich v r v e s c displaystyle v r v mathrm esc nbsp d h er entkommt der Masse mit der exakten Fluchtgeschwindigkeit Kreisbahnen Bearbeiten nbsp Pro und retrograde Kreisbahngeschwindigkeit als Funktion von a displaystyle a nbsp und r displaystyle r nbsp nbsp Photonenorbit auf r 1 2 GM c bei einem lokalen Inklinationswinkel von 90 L z 0 displaystyle L z 0 nbsp Wegen der Verdrehung der Raumzeit fuhrt das Photon trotz verschwindenden axialen Drehimpulses eine Bewegung entlang der ϕ displaystyle phi nbsp Achse aus Das fuhrt dazu dass von weitem eine Bahnneigung von 61 gemessen wird nbsp Ein rotierendes Schwarzes Loch hat 2 Radien zwischen denen Photonenorbits aller denkbaren Inklinationswinkel moglich sind In dieser Animation werden alle Photonenorbits fur a M displaystyle a M nbsp gezeigt Die pro und retrograde Kreisbahngeschwindigkeit relativ zum ZAMO ergibt sich indem p r v r v 8 0 8 p 2 v v ϕ a a M r r M displaystyle dot p r v r v theta 0 theta pi 2 v v phi bar a a M bar r r M nbsp gesetzt und nach v ϕ displaystyle v phi nbsp aufgelost wird Damit ergibt sich als Losung v a 2 2 a r r 2 a 2 r 2 r a r 3 2 displaystyle v pm circ frac bar a 2 mp 2 bar a sqrt bar r bar r 2 sqrt bar a 2 bar r 2 r left bar a pm bar r 3 2 right nbsp fur die prograde und retrograde Kreisbahngeschwindigkeit Fur Photonen mit v 1 m 0 displaystyle v 1 mu 0 nbsp ergibt sich daher r r s cos 2 3 cos 1 a 1 displaystyle r pm circ r mathrm s left cos left frac 2 3 cos 1 mp bar a right 1 right nbsp fur den pro und retrograden Photonenkreisradius in Boyer Lindquist Koordinaten Fur ein Photon mit verschwindendem axialen Drehimpuls also einem lokalen Inkliniationswinkel von 90 ergibt sich ein geschlossener Orbit auf 47 r r s 1 a 3 3 cos 1 3 cos 1 1 a 2 1 a 2 3 3 2 r s 2 displaystyle r perp circ r mathrm s sqrt 1 frac bar a 3 3 cos left frac 1 3 cos 1 left frac 1 bar a 2 left 1 frac bar a 2 3 right 3 2 right right frac r mathrm s 2 nbsp Zwischen r displaystyle r circ nbsp und r displaystyle r circ nbsp sind Photonenorbits aller denkbaren Bahnneigungswinkel zwischen 180 retrograd und 0 prograd moglich Da alle Photonenorbits einen konstanten Boyer Lindquist Radius haben 48 kann der zum jeweiligen a displaystyle a nbsp und r displaystyle r nbsp passende Inklinationswinkel gefunden werden indem die radiale Impulsableitung p r displaystyle dot p r nbsp wie oben auf 0 der initiale Breitengrad 8 0 displaystyle theta 0 nbsp auf den Aquator gesetzt und nach v ϕ displaystyle v phi nbsp aufgelost wird Fur Photonenorbits auf r 3 M displaystyle r 3M nbsp ergibt sich ausserdem fur alle a displaystyle a nbsp ein aus der Ferne beobachteter aquatorialer Inklinationswinkel von 90 Der lokale Inklinationswinkel relativ zu einem mitrotierenden Beobachter vor Ort ZAMO ist hoher der axiale Drehimpuls ist dann negativ wird aber aufgrund des Frame Dragging Effekts kompensiert Im Schwarzschild Limit mit a 0 displaystyle a 0 nbsp fallen die Photonenobits aller Bahnneigungswinkel auf r 3 M displaystyle r circ 3M nbsp und bilden die kugelschalenformige Photonensphare Im extremen Fall von a M displaystyle a M nbsp wurden sich auf r M displaystyle r M nbsp sowohl aquatoriale Photonenkreisbahnen mit v 1 displaystyle v circ 1 nbsp als auch gleichzeitig Partikelkreisorbits mit v 1 2 displaystyle v circ 1 2 nbsp ergeben Der Grund dafur ist dass die vom Zentrum ausgehenden Kreise auf der radialen Koordinate denselben Wert einnehmen konnen wahrend sie in der euklidischen Einbettung auch einen unendlichen Abstand zueinander haben konnen wenn sie wie im Fall von a M displaystyle a M nbsp den gleichen lokalen Umfang 2 p R displaystyle 2 pi bar R nbsp einnehmen 40 Sonstiges Bearbeiten2022 gelang Sergiu Klainerman Jeremie Szeftel und Elena Giorgi der mathematische Beweis der Stabilitat der Kerr Losung gegen kleine Storungen bei schwach rotierenden Schwarzen Lochern 49 50 51 Literatur BearbeitenRobert Wald General Relativity The University of Chicago Press ISBN 978 0 226 87032 8 Robert H Boyer Richard W Lindquist Maximal Analytic Extension of the Kerr Metric In Journal of Mathematical Physics Vol 8 Issue 2 1967 S 265 281 doi 10 1063 1 1705193 Barrett O Neill The geometry of Kerr black holes Peters Wellesley 1995 ISBN 1 56881 019 9 David L Wiltshire Matt Visser Susan M Scott Hrsg The Kerr spacetime Rotating Black Holes in General Relativity Cambridge University Press Cambridge 2009 ISBN 978 0 521 88512 6 Roy P Kerr The Kerr and Kerr Schild Metrics In Wiltshire Visser Scott The Kerr Spacetime Cambridge UP 2009 S 38 72 Erstveroffentlichung Discovering the Kerr and Kerr Schild metrics arxiv 0706 1109 Weblinks BearbeitenAndreas Muller Schwarze Locher Kerr Metrik Wissenschaft Online August 2007 Hendrik van Hees Gravitation im Universum Die Kerr Losung Memento vom 24 November 2017 im Internet Archive GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung Einzelnachweise Bearbeiten a b c Roy P Kerr Gravitational Field of a Spinning Mass as an Example of Algebraically Special Metrics In Physical Review Letters Band 11 1963 S 237 238 doi 10 1103 PhysRevLett 11 237 Masaru Shibata Misao Sasaki Innermost stable circular orbits around relativistic rotating stars PDF 220 kB Nikolaos Stergioulas Rotating Stars in Relativity PDF 700 kB S 16 Kapitel 2 8 arxiv gr qc 0302034 a b c Christopher M Hirata Lecture XXVI Kerr black holes I Metric structure and regularity of particle orbits PDF 104 kB S 5 a b Leonardo Gualtieri Valeria Ferrari INFN Rome The Kerr solution PDF Gleichungen 19 6 19 7 19 10 Boyer Lindquist 19 52 Kerr Schild a b Derek Raine Edwin Thomas Black Holes A Student Text S 80 ff a b Luciano Rezzolla Olindo Zanotti Relativistic Hydrodynamics S 55 bis 57 Gleichungen 1 249 bis 1 265 a b c d e f Misner Thorne Wheeler Gravitation S 899 f 908 Bhat Dhurandhar Dadhich Energetics of the Kerr Newman Black Hole by the Penrose Process S 94 ff Stijn van Tongeren Rotating Black Holes PDF 1 2 MB S 42 Thibault Damour Black Holes Energetics and Thermodynamics PDF 263 kB S 11 a b Matt Visser The Kerr spacetime A brief introduction Erstveroffentlichung arxiv 0706 0622 S 10 14 PDF 321 kB Gleichungen 32 42 u 55 56 a b Serguei Komissarov Electrodynamics of black hole magnetospheres S 20 arxiv astro ph 0402403v2 Andrei V Frolov Valeri P Frolov Rigidly rotating ZAMO surfaces in the Kerr spacetime arxiv 1408 6316v1 Marek Abramowicz Foundations of Black Hole Accretion Disk Theory PDF 6 3 MB S 11 ff arxiv 1104 5499 a b c d Matt Visser The Kerr spacetime A brief introduction Erstveroffentlichung arxiv 0706 0622 S 27 PDF 321 kB Formel 116 a b Larry Smarr Surface Geometry of Charged Rotating Black Holes Physical Review D 7 1973 S 269 295 Abstract In journals aps org Abgerufen am 8 Oktober 2022 a b Matt Visser The Kerr spacetime A brief introduction Erstveroffentlichung arxiv 0706 0622 S 35 PDF 321 kB Fig 3 Andreas de Vries Shadows of rotating black holes PDF 227 kB a b Gerald Marsh The infinite red shift surfaces of the Kerr solution PDF 965 kB S 7 arxiv gr qc 0702114 Katherine Blundell Black Holes A Very Short Introduction S 31 a b c d Scott A Hughes Nearly horizon skimming orbits of Kerr black holes PDF 583 kB S 5 ff Daniel Brennan Energy Extraction from Black Holes PDF 2 0 MB S 17 Andreas de Vries Shadows of rotating black holes S 9 Gleichungen 12 13 Claudio Paganini Blazej Ruba Marius Oancea Null Geodesics on Kerr Spacetimes PDF 4 7 MB arxiv 1611 06927 Naoki Tsukamoto Kerr Newman and rotating regular black hole shadows in flat spacetime PDF 372 kB arxiv 1708 07427 Grenzebach Perlick Lammerzahl Photon Regions and Shadows of Kerr Newman NUT Black Holes PDF 3 9 MB arxiv 1403 5234 a b c d e f Hung Yi Pu Kiyun Yun Ziri Younsi Suk Jin Yoon A public GPU based code for general relativistic radiative transfer in Kerr spacetime PDF 8 9 MB S 2 ff arxiv 1601 02063 Mike Guidry Chapter 13 Rotating Black Holes Memento vom 17 Mai 2017 im Internet Archive PDF S 9 Kip Thorne Disk Accretion onto a Black Hole II Evolution of the Hole In Astrophysical Journal Band 191 1974 S 507 520 bibcode 1974ApJ 191 507T Berti u a Cross section final spin and zoom whirl behavior in high energy black hole collisions In Phys Rev Lett Band 103 2009 S 131102 arxiv 0907 1252 Orlando Luongo Hernando Quevedo Characterizing repulsive gravity with curvature eigenvalues PDF 253 kB Joakim Bolin Ingemar Bengtsson The Angular Momentum of Kerr Black Holes Memento vom 15 Dezember 2017 im Internet Archive PDF S 5 10 f William Wheaton Rotation Speed of a Black Hole Roy Kerr Spinning Black Holes Youtube Zeitstempel 36 47 Crafoord Prize Symposium in Astronomy Supermassive Black Hole Spins Super Fast Memento vom 4 Marz 2021 im Internet Archive In Harvard Smithsonian Center for Astrophysics a b Ignazio Ciufolini Dragging of inertial frames doi 10 1038 nature06071 NuSTAR Sees Rare Blurring of Black Hole Light In NASA gov Jeremy Hsu Black Holes Spin Near Speed of Light a b c d James Bardeen Rotating Black Holes LNRFs In The Astrophysical Journal 1 Dez 1972 bibcode 1972ApJ 178 347B Gleichungen 2 9 3 2 3 9 und Abschnitt III PDF a b c Brandon Carter Global Structure of the Kerr Family of Gravitational Fields In Physical Review Band 174 Nr 5 25 Oktober 1968 a b c Janna Levin Gabe Perez Giz A Periodic Table for Black Hole Orbits PDF 2 6 MB S 32 ff arxiv 0802 0459 Andrei V Frolov Valeri P Frolov Rigidly rotating zero angular momentum observer surfaces in the Kerr spacetime In Physical Review D 90 Jahrgang Nr 12 2014 S 124010 doi 10 1103 PhysRevD 90 124010 arxiv 1408 6316 bibcode 2014PhRvD 90l4010F englisch Hakan Cebeci Nulifer Ozdemir Motion of the charged test particles in Kerr Newman Taub NUT spacetime and analytical solutions PDF 959 kB Steven Fuerst Kinwah Wu Radiation Transfer of Emission Lines in Curved Space Time PDF 375 kB S 4 ff arxiv astro ph 0406401 Andreas Muller Lexikon der Astronomie Abschnitte ZAMO und Tetrad Edward Teo Spherical Photon Orbits Around A Kerr Black Hole Leo C Stein Kerr Spherical Photon Orbits Giorgi Klainerman Szeftel Wave equations estimates and the nonlinear stability of slowly rotating Kerr black holes Arxiv 2022 Klainerman Szeftel Kerr stability for small angular momentum Arxiv 2021 Steve Nadis At Long Last Mathematical Proof That Black Holes Are Stable Quanta Magazine 4 August 2022 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Kerr Metrik amp oldid 236539173