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カー・ブラックホール

索引 カー・ブラックホール

ー・ブラックホール(Kerr Black Hole)とは、自転しているブラックホールのことをいう。発見者であるロイ・カーの名を冠してこう呼ぶ。 ブラックホールが持ちうる物理量は三つだけであり、一つは質量、一つは角運動量、もう一つは電荷である。質量・回転・電荷の三つの性質があり、これを「ブラックホールに毛が三本」と表現することがある。通常ブラックホールといえば、三つの物理量のうち質量のみをもつシュヴァルツシルト・ブラックホールを指すのが普通であるが、質量に加え角運動量を持つ、つまり回転しているブラックホールも存在し、これをカー・ブラックホールと呼ぶ。なお質量に加えて電荷を持つ、つまり帯電しているブラックホールは、ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホールと呼ぶ。 近年カラー(色荷)を持つブラックホールも存在すると発表されたが、全てのブラックホールはいずれシュヴァルツシルト・ブラックホールかカー・ブラックホールに変化する。 カー・ブラックホールの特異点はリング状(環状)になっている。.

12 関係: 一般相対性理論ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホールロイ・カーブラックホールアインシュタイン方程式カー解シュワルツシルト・ブラックホール特異点角運動量質量色荷電荷

一般相対性理論

一般相対性理論(いっぱんそうたいせいりろん、allgemeine Relativitätstheorie, general theory of relativity)は、アルベルト・アインシュタインが1905年の特殊相対性理論に続いて1915年から1916年にかけて発表した物理学の理論である。一般相対論(いっぱんそうたいろん、general relativity)とも。.

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ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホール

ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホール(Reissner-Nordstrom Black Hole)とは、帯電しているブラックホールのことをいう。「ブラックホール脱毛定理」により、ブラックホールが持ちうる物理量は、質量、角運動量、電荷の三つのみとされるが、そのうちライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホールは質量と電荷を持つとされる。.

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ロイ・カー

イ・カー(Roy Patrick Kerr, CNZM, FRSNZ, 1934年5月16日 - )は、ニュージーランド出身の数学者、物理数学者。.

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ブラックホール

ブラックホール(black hole)とは、極めて高密度かつ大質量で、強い重力のために物質だけでなく光さえ脱出することができない天体である。.

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アインシュタイン方程式

一般相対性理論におけるアインシュタイン方程式(アインシュタインほうていしき、)アインシュタインの重力場方程式(じゅうりょくばのほうていしき、Einstein's field equations;EFE)とも呼ばれる。は、万有引力・重力場を記述する場の方程式である。アルベルト・アインシュタインによって導入された。 アイザック・ニュートンが導いた万有引力の法則を、強い重力場に対して適用できるように拡張した方程式であり、中性子星やブラックホールなどの高密度・大質量天体や、宇宙全体の幾何学などを扱える。.

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カー解

ー解(カーかい、)、カー計量()あるいはカー・ブラックホール解とは、一般相対性理論におけるアインシュタイン方程式の厳密解の一つで、真空中を定常的に回転する軸対称なブラックホールを表現している。ニュージーランドの数学者ロイ・カー()によって1963年に発見された。カー計量によって表現される時空には、時間並進と回転に関する2つの等長変換群(アイソメトリ―)が作用する。ペトロフ()による分類によれば、カー計量はDタイプに属する。 すぐ後に、さらに電荷を帯びた カー・ニューマン解()も発見され、角運動量・質量・電荷の3つのパラメータを持つブラックホール解として、その後、一般相対性理論の描く時空の姿の理解に広く使われている。 カー・ブラックホールでは、事象の地平面の外側には、回転の影響により、観測者が一点に留まれないエルゴ領域 (ergo region) と呼ばれる領域が形成される。はるか遠方の観測者から見ると、このエルゴ球のちょうど表面で回転と逆方向に放射した光子は放射した一点に留まっているように見え、球面の内側で回転の逆方向に放射した光子は回転の順方向に引きずられているように見える。(ただしエルゴ領域は事象の地平面の近傍に形成されるため時空が極度に縮んでおり、回転の順方向に放射した光子の速度も平坦な時空の光速度より遅れて見え、見かけの超光速が達成されているわけではない。)また、中心部の特異点は、リング状になっていると理解されている。 ブラックホール脱毛定理 において、すべての現実的なブラックホールは、いずれ、角運動量・質量・電荷の3つの物理量のみを持つカー・ニューマンブラックホールに落ち着くと考えられている。また、「アインシュタイン・マクスウェル方程式での軸対称定常解は、カー・ニューマン解に限られる」というブラックホール唯一性定理 (uniqueness theorem)も存在する。 ホーキング は、重力の孤立系としてのブラックホールを、熱力学と類推することにより、ブラックホール熱力学 を構築した。 そこでは、ブラックホールの面積はエントロピーと対応し、常に増大する量となる(ブラックホール面積定理 )。.

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シュワルツシルト・ブラックホール

ュワルツシルト・ブラックホール (Schwarzschild black hole) は回転しておらず電荷を持たないブラックホールのモデルである。 ブラックホールを特徴づける物理量としては質量、角運動量、電荷の 3 つしかない。これを「ブラックホールに毛が三本」という。この中で質量のみ値を持ち、角運動量と電荷が 0 のブラックホールがシュワルツシルト・ブラックホールである。 カール・シュヴァルツシルトは一般相対性理論の方程式を静的な球対称な真空中の重力場という条件で解いた。この特殊解をシュワルツシルト解と呼ぶ。 シュワルツシルト解において、重力源となっている質量 M の天体が半径 2GM/c2 (G は万有引力定数、c は光速度)よりも内側の領域に集中して存在するなら、その半径よりも内側では脱出速度が光速度を越えてしまう。すなわち光でも脱出できない天体ブラックホールである。この半径をシュワルツシルト半径といい、この半径の球面を事象の地平面という。シュワルツシルト・ブラックホールの中心は重力の特異点となっている。 ブラックホールのモデルには他に、質量と角運動量を持つが電荷を持たないカー・ブラックホール、質量と電荷を持つが角運動量を持たないライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホール、質量も角運動量も電荷も持つカー=ニューマン・ブラックホールがある。.

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特異点

特異点(とくいてん、singularity)とは、ある基準 の下、その基準が適用できない (singular) 点である。したがって、特異点は基準があって初めて認識され、「—に於ける特異点」「—に関する特異点」という呼ばれ方をする。特異点という言葉は、数学と物理学の両方で用いられる。.

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角運動量

角運動量(かくうんどうりょう、)とは、運動量のモーメントを表す力学の概念である。.

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質量

質量(しつりょう、massa、μᾶζα、Masse、mass)とは、物体の動かしにくさの度合いを表す量のこと。.

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色荷

色荷(しきか)は、強い相互作用を記述する量子色力学に関連するチャージである。 カラーチャージ(Color charge)、或いは単にカラー、色とも呼ばれる。 強い相互作用を受けるクォークと強い相互作用を媒介するグルーオンがカラーを持つ。.

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電荷

電荷(でんか、electric charge)は、素粒子が持つ性質の一つである。電気量とも呼ぶ。電荷の量を電荷量という。電荷量のことを単に電荷と呼んだり、電荷を持つ粒子のことを電荷と呼んだりすることもある。.

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