Видимий горизонт

У загальній теорії відносності видимий горизонт — це поверхня, яка є межею між світловими променями, спрямованими назовні і рухаються назовні, і тим, що спрямовані назовні, але рухаються всередину.

Видимі горизонти не є інваріантними властивостями простору-часу, і, зокрема, вони відрізняються від горизонтів подій. У межах видимого горизонту світло не рухається у напрямку ззовні від чорної діри, тоді як спрямоване назовні світло може перетинати горизонт подій тимчасово, але повертається назад до чорної діри у майбутньому з постійним симетричним простором-часом. Таким чином, видимий горизонт можна розглядати як межу чорної діри для світла в поточний момент, тоді як горизонт подій — це межа чорної діри для світла в майбутньому.

Поняття горизонту в загальній теорії відносності тонке і залежить від тонких відмінностей.

Визначення

Поняття «видимого горизонту» починається з поняття захопленої нульової поверхні. Поверхня (компактна, орієнтована, просторова) завжди має два незалежні спрямовані вперед у часі, світлоподібні, нормальні напрямки. Наприклад, (простороподібна) сфера в просторі Мінковського має світлоподібні вектори, спрямовані всередину і назовні по радіальному напрямку. Вказівні всередину світлоподібні вектори сходяться, тоді як спрямовані назовні світлоподібні нормальні вектори розходяться. Однак, існує можливість, що сходяться і спрямовані всередину, і спрямовані назовні світлоподібні нормальні вектори. У такому випадку поверхню називають захопленою.[1]

Розглянемо всі такі захоплені поверхні. З точки зору простої чорної діри Шварцшильда ці поверхні заповнюють чорну діру. «Видимий горизонт» тоді визначається як межа цих поверхонь — в цьому сенсі, по суті, це сама зовнішня поверхня чорної діри. Зауважимо, однак, що чорна діра визначається по відношенню до горизонту подій, який не завжди відповідає видимому горизонту.

Відмінності від (абсолютного) горизонту подій

У контексті чорних дір термін «горизонт подій» відноситься майже виключно до поняття «абсолютного горизонту». Виникає велика плутанина щодо відмінностей між видимим горизонтом і горизонтом подій. Загалом, обидва не повинні бути однаковими. Наприклад, у випадку збуреної чорної діри, видимий горизонт і горизонт подій взагалі не збігаються, поки один з них коливається.

У простій картині зоряного колапсу, що призводить до утворення чорної діри, горизонт подій раніше видимого горизонту.[2] Коли чорна діра заспокоюється, два горизонти наближаються один до одного і асимптотично стають однією поверхнею. Якщо видимий горизонт існує, він обов'язково перебуває всередині горизонту подій.

Видимі горизонти залежать від «нарізки» простору-часу. Тобто, розташування і навіть існування видимого горизонту залежить від того, як простір-час ділиться на простір і час. Наприклад, можна нарізати геометрію Шварцшильда таким чином, щоб не було жодного видимого горизонту, незважаючи на те, що горизонт подій існує обов'язково.[3]

Примітки
  1. Ivan Booth (2005). Black hole boundaries. Canadian Journal of Physics 83 (11): 1073–1099. Bibcode:2005CaJPh..83.1073B. arXiv:gr-qc/0508107. doi:10.1139/p05-063.
  2. S. W. Hawking; G. F. R. Ellis (1975). The large scale structure of space-time. Cambridge University Press.
  3. Wald, Robert M.; Iyer, Vivek (December 1991). Trapped surfaces in the Schwarzschild geometry and cosmic censorship. Phys. Rev. D (American Physical Society) 44 (12): R3719–R3722. Bibcode:1991PhRvD..44.3719W. doi:10.1103/PhysRevD.44.R3719.

Див. також
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.