المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
هل يجوز للمكلف ان يستنيب غيره للجهاد
2024-11-30
جواز استيجار المشركين للجهاد
2024-11-30
معاونة المجاهدين
2024-11-30
السلطة التي كان في يدها إصدار الحكم، ونوع العقاب الذي كان يوقع
2024-11-30
طريقة المحاكمة
2024-11-30
كيف كان تأليف المحكمة وطبيعتها؟
2024-11-30


Gravitational field of a rotating black hole  
  
1350   05:17 مساءً   date: 2-2-2017
Author : Heino Falcke and Friedrich W Hehl
Book or Source : THE GALACTIC BLACK HOLE Lectures on General Relativity and Astrophysics
Page and Part : p 138


Read More
Date: 10-2-2017 1800
Date: 21-12-2015 1572
Date: 23-12-2015 1659

Gravitational field of a rotating black hole

1.1 Kerr metric

If a black hole is rotating, the direction of its axis of rotation singles out a preferred direction in space. As a result, spherical symmetry characterizing the spacetime of a non-rotating black hole is broken. The geometry of a rotating black hole is axisymmetric. The Kerr metric describing this geometry written in the coordinates proposed by Boyer and Lindquist [7] is

 (1.1)

where

 (1.2)

Two constants which enter the Kerr metric are the black hole mass M and the rotation parameter a connected with angular momentum J of the black hole, a = J/M. As for the Schwarzschild metric, one can always rewrite the Kerr metric in the dimensionless form, by extracting the scale parameter of length dimensions from the metric. Since the radius r+ of the event horizon depends on a, it is convenient to use 2M or M as the scaling parameter. The latter option is used more often. Note that in this case the normalization is different from the one used in the Schwarzschild case by an extra factor of two. The only dimensionless parameter which enters the dimensionless form of the Kerr metric is a/M, which can take values in the range (−1, 1). For |a/M| > 1 there is no event horizon and the metric describes a spacetime with a naked singularity.

1.2 Killing vectors

Being stationary (independent of time t) and axisymmetric (independent of an angular coordinate φ) the Kerr metric has two Killing vectors:

 (1.3)

The Kerr geometry and its Killing vectors possess the following properties:

● Since the component gtφ of the metric does not vanish, the Killing vector field ξ(t) is tilted with respect to the section t = constant. The tilting angle depends on r and θ.

● The infinite redshift surface where ξ2(t)gt t = 0 does not coincide with a Killing horizon. This surface where

 (1.4)

is an external boundary of the ergosphere.

● The event horizon lies at Δ = 0, that is at r = r+, where

 (1.5)

● The event horizon again coincides with the Killing horizon determined by the equation

   η2 = 0      (1.6)

where ημ = ξμ(t)+ ΩHξμ(φ), and

 (1.7)

is the angular velocity of the black hole.

● The infinite redshift surface lies everywhere outside the event horizon except at the two poles θ = 0 and θ = π. Inside the ergosphere, that is, between the infinite redshift surface and the horizon, the Killing vector field ξ(t) is spacelike, ξ2(t) > 0.

1.3 Killing tensor

The dragging effect connected with the rotation of the black hole affects orbits of test particles. As a result, only orbits lying in the equatorial plane are planar. Two integrals of motion connected with two Killing vectors together with the proper time normalization condition are sufficient to reduce the equation of motion to a complete set of first integrals. To proceed with non-equatorial orbits an additional integral of motion is required. Fortunately such an integral exists for the Kerr geometry. It is connected with a Killing tensor.

A Killing tensor is a symmetric tensor field ξμν obeying the equation

ξ(μν;λ) = 0. (1.8)

In the same manner as for the Killing vector, one can show that for a geodesic motion the quantity

 (1.9)

remains constant along the worldline. Indeed

 (1.10)

It is easy to check that a tensor product ξ(1) μ ξ(2) ν of two Killing vectors ξ(1) μ and ξ(2) ν is a Killing tensor. In this case the corresponding conserved quantity is a product of two integrals of motion of the Killing vectors. A nontrivial conservation law is connected only with a Killing tensor which is linearly independent of tensor products of the Killing vectors. For the Kerr metric, such an independent Killing tensor has the following non-vanishing components in the Boyer–Lindquist coordinates

    (1.11)




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.