2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение19.09.2014, 19:22 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
Читал, что свойства вещества теряются при попадании его в чёрную дыру. Остаётся только немного базовых свойств - масса, импульс, момент импульса, заряд, энтропия. А что происходит с магнитным полем? Допустим чёрная дыра образуется из гигантской нейтронной звезды, которая обладает магнитным полем. Будет ли чёрная дыра сохранять его? Если магнитное поле образуется током, то внутри чёрной дыры все процессы (и токи) для внешнего наблюдателя замирают. Следовательно, магнитное поле должно исчезнуть. А если магнитное поле образовано микроскопическими постоянными магнитиками, ориентированными одинаково? Допустим, нейтронами, которые имеют магнитный момент?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение19.09.2014, 22:23 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
Не страдайте склерозом. Вам ровно на этот вопрос недавно отвечали.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение19.09.2014, 22:36 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
16964
Москва
И.Д.Новиков, В.П.Фролов. Физика чёрных дыр. Москва, "Наука", 1986.
Ответ содержится в § 4.8. Заряженная вращающаяся чёрная дыра.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение20.09.2014, 00:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
Да. И ещё в тысяче мест.

Меня удивило, что вот только что была такая же тема - нет, надо спросить по второму разу.

-- 20.09.2014 02:00:31 --

Munin в сообщении #903778 писал(а):
Konstantin! в сообщении #903708 писал(а):
А сам факт вращения незаряженной дыры может приводить к дифференциации "чего-то-там" , и соответственно, к возникновению токов и магнитного поля?

"У чёрной дыры нет волос". Это утверждение значит следующее: чёрная дыра полностью определяется тремя параметрами: массой $M,$ механическим моментом $L,$ электрическим зарядом $Q.$ В частности, магнитное поле чёрной дыры определяется исключительно как произведение $LQ,$ которое даёт магнитный момент.

Решения для чёрной дыры:
- $L=Q=0$ - Шварцшильда;
- $L=0,\quad Q\ne 0$ - Райсснера-Нордстрёма;
- $L\ne 0,\quad Q=0$ - Керра;
- $L\ne 0,\quad Q\ne 0$ - Керра-Ньюмена.

-- 04.09.2014 16:33:22 --

Что интересно, насколько я помню, не все они гладко переходят друг в друга.

-- 04.09.2014 16:39:23 --

ktoto в сообщении #903719 писал(а):
Если чёрная дыра образуется из нейтронной звезды, то в этом случае ЧД сохраняет магнитный момент нейтронной звезды.

Нет, наоборот, большую часть магнитного момента возникающая ЧД сбрасывает. Ну, это пока ещё пальцами на воде писано, на уровне симуляций. Но правдоподобно. Заряд-то ей взять неоткуда.

ktoto в сообщении #903719 писал(а):
Если чёрная дыра образуется из нейтронной звезды, то в этом случае ЧД сохраняет магнитный момент нейтронной звезды. Магнитный момент имеет спиновую природу, поэтому не нуждается в токах.

Ошибаетесь. Магнитный момент в земных постоянных магнитах имеет спиновую природу, но в других случаях - часто возникает из токов. Магнитное поле Земли нуждается в токах. Магнитное поле нейтронной звезды - токи в сверхпроводящем веществе нейтронной звезды. "Спиновые" постоянные магниты не могли бы дать такого сильного магнитного поля, их предельные возможности на много порядков ниже.

DimaM в сообщении #903687 писал(а):
А вот если вернуться к изначальной теме: возможно ли генерация магнитного поля в аккреционном диске?
Как-то мне трудно представить, как может получаться магнитное поле у незаряженной ЧД.

Вопрос очень интересный, и скорее всего "да (в некотором смысле)", но требует хороших знаний астрофизики аккреционных дисков. Это за пределами моих знаний.

мат-ламер, извините. Это были не вы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение20.09.2014, 12:34 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
Munin
Спасибо за ответ. Я особо чёрными дырами не интересуюсь. Нынешний интерес вызван тем, что хотелось бы разобраться в том, что есть квазар http://dxdy.ru/post909814.html#p909814. Перед этим посмотрел про чёрные дыры в дискуссионных темах и в головном физическим разделе. В раздел "Помогите решить" посмотреть не догадался. Буду изучать цитируемую тему.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение20.09.2014, 14:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
мат-ламер в сообщении #909824 писал(а):
Буду изучать цитируемую тему.

Да, там разговор примерно с первой страницы зашёл... хотя много ерунды офтопиковой было.

-- 20.09.2014 15:33:54 --

Вспомнил ещё одно место (for advanced readers):
Munin в сообщении #440187 писал(а):
Здесь действительно есть несколько туманное место. В классической ОТО при образовании чёрной дыры она "сохраняет информацию" только о полной массе, угловом моменте и электрическом заряде сколлапсировавшей материи. Но при этом надо помнить, что сама ОТО, как классическая теория, не рассматривает никаких зарядов, кроме электрического. Здесь нам надо рассмотреть барионный и лептонный заряды, возникающие в квантовой теории.

В испарении чёрных дыр, которое Хокинг предсказал на основе квантового полуклассического рассмотрения, чёрная дыра в конце концов исчезает, казалось бы, со всеми своими зарядами. Но очень быстро было получено, что эти заряды уходят с чёрной дыры в процессе испарения: имеется избыток и недостаток частиц с той или иной ориентацией, с тем или иным зарядом, так что испаряющаяся чёрная дыра теряет угловой момент и заряд. Когда она в конце концов исчезает, законы сохранения не нарушаются.

В современной квантовой теории есть два гипотетических варианта: что барионный и лептонный заряды сохраняются, и что они не сохраняются, а в каких-то высокоэнергетических процессах могут возникать и исчезать несбалансированно. Если эти заряды сохраняются, то чёрная дыра, возникшая при коллапсе вещества с такими зарядами, должна их в процессе испарения в конечном счёте сбросить, так же как и нескомпенсированный электрический. Если эти заряды не сохраняются, то они могут несохраняться и в процессах в чёрной дыре, и в конечном счёте после испарения заряды останутся другие, чем до коллапса. Тогда весь процесс коллапса-испарения можно в целом рассматривать как единую реакцию элементарных частиц, нарушающую законы сохранения так же, как и высокоэнергетичные столкновения частиц поодиночке.

В любом случае, получается, что после коллапса, но до испарения, чёрная дыра должна нести не только электрический, но и барионный и лептонный заряд. Так что возможны чёрные дыры из сколлапсировавшей материи и чёрные дыры из сколлапсировавшей антиматерии, и если их включить в общий баланс с нужным знаком, они отразят то соотношение материи и антиматерии, которое было до коллапса.

obar в сообщении #440311 писал(а):
Munin в сообщении #440187 писал(а):
при образовании чёрной дыры она "сохраняет информацию" только о полной массе, угловом моменте и электрическом заряде сколлапсировавшей материи.

Это утверждение известно как теорема об «отсутствии волос» у чёрной дыры. В связи с этим вопрос: а как быть с магнитным моментом? почему его нет в списке величин, характеризующих ЧД? В общем случае мангитный момент не сводится к орбитальному моменту и заряду (не выражается через них). И вообще, что происходит с магнитным полем звезды при коллапсе?
Munin в сообщении #440187 писал(а):
В любом случае, получается, что после коллапса, но до испарения, чёрная дыра должна нести не только электрический, но и барионный и лептонный заряд.

По крайней мере Хокинг придерживался другого мнения. И не только он. Черная дыра является одним из механизмов нарушения барионного и лептонного зарядов: до коллапса звезда в основном (по массе) состоит из барионов, а после коллапса ЧД излучает преимущественно лептоны (нейтрино и антинейтрино) и фотоны. Хокинг даже рассматривал процессы с нарушением барионного заряда на микроуровне. Например, адрон виртуально переходит в микро-ЧД, которая затем "испаряется" на электрон (позитрон) и фотон.

Munin в сообщении #440347 писал(а):
obar в сообщении #440311 писал(а):
В связи с этим вопрос: а как быть с магнитным моментом? почему его нет в списке величин, характеризующих ЧД? В общем случае мангитный момент не сводится к орбитальному моменту и заряду (не выражается через них).

Для ЧД магнитный момент к произведению углового момента на заряд сводится. Это связано с тем, что внешняя часть ЧД, вплоть до горизонта - чистый вакуум, и локально приводится к системе отсчёта с чистым электрическим полем. Магнитно-монопольные аналоги Райсснера-Нордстрёма и Керра-Ньюмена, которые могли бы не удовлетворять этому свойству, исключаются из соображений отсутствия магнитных зарядов в природе.

obar в сообщении #440311 писал(а):
И вообще, что происходит с магнитным полем звезды при коллапсе?

Это как раз никто толком не знает, и актуальная проблема астрофизики. Например, одна из моделей при коллапсе двух НЗ в ЧД: http://science.compulenta.ru/604371/ . Для коллапса звезды в НЗ магнитное поле может давать разные варианты, которые считаются ответственными за зоопарк НЗ-объектов с разными магнитными полями, и разных типов остатков сброшенного вещества (планетарные туманности и родственные им источники). В этой области идёт поток новых наблюдательных открытий и теоретических моделей и идей, до надёжного моделирования пока ещё очень далеко.

obar в сообщении #440311 писал(а):
По крайней мере Хокинг придерживался другого мнения.

Дайте точную ссылку. Дело в том, что по некоторым вопросам Хокинг недавно сменил мнение и привёл сопутствующие соображения (спор с К. Торном).

obar в сообщении #440311 писал(а):
Черная дыра является одним из механизмов нарушения барионного и лептонного зарядов: до коллапса звезда в основном (по массе) состоит из барионов, а после коллапса ЧД излучает преимущественно лептоны (нейтрино и антинейтрино) и фотоны.

В моделях Великого Объединения (GUT) барионный и лептонный заряды сохраняются не по отдельности, а вместе: $B-L=\mathrm{const}.$ В современных идеях насчёт тёмной материи появляется приписываемый ей барионный и/или лептонный заряд: $B+B_{DM}=\mathrm{const},$ причём постулируются процессы, в которых несимметрично образуются частицы обычной материи с положительным $B$ и частицы тёмной материи с отрицательным $B_{DM}.$ И тому подобный мешок вариантов. Я не стал про них про всех рассказывать, а попытался очертить в общем варианты со строгим и нестрогим сохранением. Если в микротеории сохранение строгое, то в испаряющейся ЧД оно должно отразиться на её спектре. Наконец, то, что ЧД испаряется в основном лептонами, не означает, что она сбрасывает избыток заряда тоже именно лептонами: разность между лептонами и антилептонами может быть такой же, как между барионами и антибарионами, хотя сумма лептонов больше.

obar в сообщении #440311 писал(а):
Хокинг даже рассматривал процессы с нарушением барионного заряда на микроуровне. Например, адрон виртуально переходит в микро-ЧД, которая затем "испаряется" на электрон (позитрон) и фотон.

Угу, но такие процессы всё равно не должны нарушать законы сохранения, заложенные в модель элементарных частиц.

-- 30.04.2011 18:53:00 --

P. S.
    Munin в сообщении #440347 писал(а):
    Если в микротеории сохранение строгое, то в испаряющейся ЧД оно должно отразиться на её спектре.
Например, так: на ранних стадиях испарения, когда температура излучения меньше массы протона, ЧД излучает в основном лептоны, но в последней стадии испарения появляется преимущество в излучении барионов, достаточное, чтобы выправить баланс.

В любом случае, поток барионного и лептонного заряда через сингулярность должен быть нулевой, как и поток электрического заряда.

obar в сообщении #440428 писал(а):
Munin в сообщении #440347 писал(а):
На ранних стадиях испарения, когда температура излучения меньше массы протона, ЧД излучает в основном лептоны, но в последней стадии испарения появляется преимущество в излучении барионов, достаточное, чтобы выправить баланс.

Испарение незаряженных ЧД - процесс симметричный по отношению к частицам и античастицам (это следует хотя бы из той же теоремы об отсутствии волос у ЧД). Суммарный заряд родившихся частиц (барионный или лептонный) равен нулю. В то же время протозвезда имеет избыток барионов (из-за нейтронов). Баланс выправить не удастся.

Munin в сообщении #440486 писал(а):
obar в сообщении #440428 писал(а):
Испарение незаряженных ЧД - процесс симметричный по отношению к частицам и античастицам (это следует хотя бы из той же теоремы об отсутствии волос у ЧД).

Симметричный, если в ЧД нет других сохраняющихся зарядов. Теорема об отсутствии волос доказана в классической теории, где кроме электрического других зарядов нет. Кроме того, она вообще посвящена другому: поведению флуктуаций при коллапсе.

obar в сообщении #440588 писал(а):
Подробнее об этом и о позиции Хокинга можно прочитать в википедии
http://ru.wikipedia.org/wiki/Исчезновение_информации_в_чёрной_дыре
Таким образом, создалась следующая ситуация:
    существуют правдоподобные (но не доказанные) аргументы против вывода об исчезновении информации в ЧД;
    последовательной и математически строгой теории образования и испарения ЧД с сохранением унитарности еще не создано;
    делать сейчас выводы о правильности (или неправильности) того или иного продхода пока преждевременно.


-- 20.09.2014 15:38:34 --

Munin в сообщении #520709 писал(а):
мат-ламер в сообщении #520656 писал(а):
И есть ли какие свойства чёрной дыры, которые могут указывать, на то, что она сформировалась из антиматерии?

Обычно считается, что нету, но недавнее мнение Хокинга может изменить ответ на этот вопрос (если чёрная дыра остаётся "запутанной" со своим хокинговским излучением, то она может сохранять барионный заряд, испаряя его).

Munin в сообщении #521032 писал(а):
epros в сообщении #520986 писал(а):
Насколько я знаю, в ОТО нет понятия "барионный заряд". Поэтому вопрос был о том, как его в принципе можно пришить к решению ОТО, а не о конкретном мнении Хокинга.

Дело в том, что речь идёт о хокинговском излучении. Оно - квантовое явление, поэтому задействует не только ОТО, но и КТП: именно КТП позволяет сформулировать, как именно частицы рождаются на горизонте событий, и почему этот процесс в конечном счёте приводит к исчезновению чёрной дыры. КТП же позволяет сформулировать это и иначе: частицы выходят из-под горизонта чёрной дыры, двигаясь "незаконным" с неквантовой точки зрения способом: пространственноподобно или против хода времени (по крайней мере, таков будет процесс нулевого порядка).

"Мнение Хокинга" здесь - не нечто пренебрежимое, а физическая гипотеза, углубляющая связи ОТО и КТП. Хокинг предположил, что частицы излучения "запутаны" с частицами, упавшими в чёрную дыру ранее. Так что в иной формулировке получается, что (в нулевом порядке) упавшая и излучённая - это одна и та же частица. То есть, частица со своими зарядами (выходящими за рамки обсуждаемых в ОТО электрического заряда и спина) попросту выходит наружу, а в сингулярность заряды не исчезают. Итого, чёрная дыра может сохранять не только электрический заряд и спин (как известно из классических результатов Райсснера, Нордстрёма, Керра, Ньюмена, Гинзбурга, Дорошкевича, Новикова, Зельдовича), но и остальные заряды, в том числе барионный (если он сохраняется).

Как видите, здесь конъюнкция из нескольких "если", но большая часть их правдоподобна.


-- 20.09.2014 15:46:18 --

И на другом форуме (в принципе, то же самое, но плюс пара ссылок):
На другом форуме в теме "Материя и антиматерия" был поднят интересный, как мне кажется, вопрос:

Если чёрная дыра образуется из сколлапсировавшей материи с ненулевым барионным и/или лептонным зарядом (например, из обычной звезды), а потом испаряется без остатка, то что происходит с балансом материя/антиматерия?

Нарушение этого баланса запрещено теориями элементарных частиц, в которых действуют законы сохранения барионного и лептонного чисел.

С другой стороны, в ОТО известна "теорема об отсутствии волос", которая гласит, что чёрная дыра "сохраняет" только массу, угловой момент и электрический заряд. Сохранения барионного и лептонного заряда не упоминается.

Моё мнение (возможно, неверное) изложено в теме по ссылке, я могу привести его здесь. Но наверное, вопрос интересен и для самостоятельного размышления.

Вопрос действительно очень интересный и на него уже достаточно давно обратили внимание, притом окончательного ответа до сих пор нет. Насколько я понял, главная причина этой проблемы кроется в следующем.

Уничтожение информации в черной дыре ( как и излучение Хокинга) - это неунитарный процесс, который не может описываться унитарными преобразованиями, лежащими в основе квантовой механики. Любое преобразование свойств частиц в квантовой механике унитарно, что автоматически наделяет парадоксальными свойствами излучение Хокинга. Для пояснения можно добавить что квантовые числа объектов (такие как барионный и лептонный заряды(а вернее число)) должны сохраняться. К примеру, если одна черная дыра поглощает некоторое количество вещества (с нулевым электрическим зарядом и нулевым моментом импульса), а другая черная дыра, с той же массой, поглощает такое же количество антивещества (также с нулевым электрическим зарядом и нулевым моментом импульса), то различить их невозможно ником образом, хотя вещество и антивещество имеют противоположные барионный и лептонный заряды.

Следует также заметить, нарушение барионного и лептонного числа существенны только для ЧД с малой массой, т.е. активно испаряющихся. Зельдович обратил внимание на то, что при хокинговском излучении рождение тяжелых частиц, распродающихся с нарушением СР-четности, может привести к появлению в излучении избытка барионного или антибарионного заряда.

С другой стороны, в настоящее время активно развивается подход, основанный на $AdS/CFT$ - соответствии, и даже получены некоторые результаты для черной дыры в пространстве $AdS$ а поскольку $CFT$ теория унитарна, то такой проблемы не возникает.

Хочется также сказать, что вполне возможен и ещё один вариант, связанный стем, что потеря информации возникает только в случае "истинной" черной дыры, т.е. черной дыры с сингулярностью и горизонтом, об этом он в частности пишет в статье Information Loss in Black Holes С. Хокинг. Фролов также вскользь упоминает об этом. В частности он утверждает, что вследствие квантовых эффектов полный эффективный тензор энергии-импульса в уравненин Эйнштейна не удовлетворяет, вообще говоря, условиям положительности плотности энергии н давления. Поэтому учет квантовых эффектов может приводить к нарушению условий теорем о сингулярности внутри черных дыр и сингулярности могут отсутствовать.

Munin писал(а):
Где об этом можно прочитать?

Ну это я скопировал из книжки Новиков И.Д., Фролов В.П._Физика черных дыр(1986), страница 293, сноска в конце страницы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение20.09.2014, 19:04 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
А может квазар и не совсем чёрная дыра http://mirror40.graniru.info/Society/Science/m.109247.html. Утверждается, что существуют объекты типа
Цитата:
MECOs - Magnetospheric Eternally Collapsing Objects (магнитосферных вечно коллапсирующих объектов)

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение26.09.2014, 18:15 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
А если рассмотреть гравитацию с массивным гравитоном? Может там чёрная дыра не до конца схлопывается в чёрную дыру? Может там какие-то остатки магнитного поля остаются?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение26.09.2014, 18:24 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
мат-ламер
А может, вы перестанете собирать слова в случайные словосочетания, а начнёте думать над их содержанием?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение27.09.2014, 19:03 
Заслуженный участник


30/01/09
4694
мат-ламер в сообщении #912389 писал(а):
А если рассмотреть гравитацию с массивным гравитоном? ... Может там какие-то остатки магнитного поля остаются?

Рубаков в http://ufn.ru/ru/articles/2008/8/a/ пишет, что черная дыра в теориях с массивным гравитоном имеет волосы и устроена посложнее, чем обычная.
мат-ламер в сообщении #912389 писал(а):
А если рассмотреть гравитацию с массивным гравитоном? Может там чёрная дыра не до конца схлопывается в чёрную дыру?

Логунов в http://ufn.ru/ru/articles/2006/11/d/ пишет, что в теориях гравитации с массивным гравитоном его масса является сдерживающим фактором, благодаря которому чёрная дыра не схлопывается полностью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение27.09.2014, 19:16 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
Логунова вообще перестаньте читать. Для начала.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение27.09.2014, 19:36 
Аватара пользователя


10/12/11
1868
Москва
мат-ламер в сообщении #912822 писал(а):
Логунов в http://ufn.ru/ru/articles/2006/11/d/
пишет, что в теориях гравитации с массивным гравитоном его масса является сдерживающим фактором, благодаря которому чёрная дыра не схлопывается полностью.

В его теории уравнения несколько отличаются от ОТО. Дополнительные жесткие 4 условия, связанные с дополнительной метрикой Минковского, исключают появление черных дыр и вообще решений с сингулярностями. В ранних статьях, у него действительно ограничения на коллапс возникали в связи с появлениями в решениях членов с массивным гравитоном. В последних - черных дыр нет по другой причине. Я Вам разрешаю читать его статьи по РТГ.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли чёрная дыра иметь магнитное поле?
Сообщение27.09.2014, 19:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
71855
schekn в сообщении #912849 писал(а):
Я Вам разрешаю

:-)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 

Модераторы: Jnrty, whiterussian, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, photon, Aer, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group