天体物理学
カー・ブラックホール:回転する時空の物理的性質
カー・ブラックホールは、角運動量を持つ回転するブラックホールの理論モデルです。ロイ・カーが導出したアインシュタイン方程式の解に基づき、その構造や特異点の性質を解説します。
📌 主なポイント
- ✓カー・ブラックホールは、質量と角運動量を持つ回転するブラックホールである。
- ✓1963年にロイ・カーによってアインシュタイン方程式の解として発見された。
- ✓特異点がリング状(環状)に分布している点が、回転しないブラックホールとの大きな違いである。
カー・ブラックホール(Kerr Black Hole)は、一般相対性理論において、質量と角運動量を持つ回転するブラックホールを指す理論モデルである。1963年にニュージーランドの数学者ロイ・カーによって、アインシュタイン方程式の厳密解として導出された。
物理的特性
ブラックホールの物理的状態は、質量、角運動量、電荷の3つのパラメータで記述される。電荷を持たない回転するブラックホールがカー・ブラックホールであり、その特異点は点状ではなくリング状(環状)に分布していることが特徴である。これは、回転による遠心力の影響で時空が歪むためである。
分類
ブラックホールは、その物理量に応じて分類される。質量のみを持つものはシュヴァルツシルト・ブラックホール、質量と電荷を持つものはライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホールと呼ばれる。カー・ブラックホールは、現実の宇宙において恒星が重力崩壊する際に角運動量が保存されるため、最も物理的に妥当性が高いモデルと考えられている。
よくある質問
カー・ブラックホールとシュヴァルツシルト・ブラックホールの違いは何ですか?
シュヴァルツシルト・ブラックホールは回転しておらず質量のみを持ちますが、カー・ブラックホールは角運動量(回転)を持っています。
なぜ特異点がリング状になるのですか?
ブラックホールが回転することで時空が引きずられ、回転軸方向の遠心力によって特異点が点からリング状に変化するためです。
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参考文献
Kerr, R. P. (1963). Gravitational Field of a Rotating Mass as an Example of Algebraically Special Metrics. Physical Review Letters.