Кіріспе
Айналатын қара тесіктің гравитациялық сингулярлығы
Шар тәрізді сингулярлық немесе шар тәрізділік – айналатын қара тесіктің, немесе Керр қара тесігінің, сақина тәрізді гравитациялық сингулярлығы.
A ring singularity or ringularity is the gravitational singularity of a rotating black hole, or a Kerr black hole, that is shaped like a ring.
Сақиналық сингулярлықтың сипаттамасы
Жалпы салыстырмалылық теориясы бойынша, критический радиусқа ие, айналмайтын шар тәрізді дене өзінің гравитациясының әсерінен құлаған кезде, теория бойынша 0 өлшемді бір нүктеге дейін құлайды. Бірақ бұл айналатын қара тесік (Керр қара тесігі) үшін дұрыс емес. Айналатын сұйық денеде масса таралуы шар тәрізді болмайды (экваторлық дөңгелек байқалады) және оның бұрыштық импульсі болады. Классикалық физикада (жалпы салыстырмалылық теориясы классикалық теория болатындықтан) бір нүкте айналуды немесе бұрыштық импульсті сақтай алмайды, сондықтан осы қасиеттерді сақтауға болатын сингулярлықтың ең минималды пішіні – қалыңдығы жоқ, бірақ радиусы бар 2D сақина болып табылады, және ол сақиналық немесе Керр сингулярлығы деп аталады. Керр метрикасымен сипатталатын айналатын тесіктің айналу кадрдың сүйреу әсері сақинаның маңындағы кеңістік-уақыттың сақина қозғалысы бағытында иілуіне себеп болады. Бұл, Керр қара тесігінің айналасына орналасқан әртүрлі бақылаушылардың тесіктің көрінетін гравитациялық орталығына бағыттаулары сұралғанда, сақинаның әртүрлі нүктелерін көрсетуі мүмкін екенін білдіреді. Құлап бара жатқан денелер сақинаға тиіспей тұрып, одан бұрыштық импульс ала бастайды, ал тік бұрышпен түсетін жарық сәулесі (бастапқыда сақинаның ортасына қарай қозғалғанда) сақинамен қиылысу алдында сақина қозғалысы бағытында иіледі.
Жол жүру мүмкіндігі мен жалаңаштық
Айналып жатқан және зарядталмаған қара тесіктің (Шварцшильд қара тесігі) оқиғалар көкжиегін кесіп өтетін бақылаушы орталық сингулярлықтан қаша алмайды, себебі ол көкжиегінің ішіндегі барлық нәрсенің болашақ әлем сызығында орналасқан. Сондықтан, орталық сингулярлықтың күшті гравитациялық әсерінен спагеттидей созылудан қашу мүмкін емес. Бірақ бұл Керр қара тесігіне қатысты міндетті түрде дұрыс емес. Керр қара тесігіне түсетін бақылаушы, осы түрдегі қара тесікке тән ішкі оқиғалар көкжиегін тиімді пайдалану арқылы орталық сингулярлықтан қашуға мүмкіншілігі бар. Бұл Керр қара тесігінің теориялық тұрғыдан (бірақ іс жүзінде мүмкін емес) құрт тесігі қызметін атқаруына, тіпті өтіп кетуге болатын құрт тесігі болуына жол ашады.
Керр сингулярлығы "ойыншық" құрт ойығы ретінде
Керр сингулярлығы құрт ойығының "сала сызығы проблемасын" зерттеу үшін математикалық құрал ретінде де қолданылуы мүмкін. Егер бөлшек құрт ойығы арқылы өтсе, электр өрісінің үздіксіздік теңдеулері сала сызықтарының үзілмеуін көрсетеді. Электр заряды құрт ойығынан өткенде, бөлшектің зарядтық өріс сызықтары кіреберіс аузынан шығатын тәрізді көрінеді, ал шығу аузы Бернулли принципіне сәйкес заряд тығыздығының жетіспеушілігін сезінеді. (Масса үшін кіреберіс аузы масса тығыздығын қоса алса, шығу аузы масса тығыздығының жетіспеушілігін сезінеді.) Керр сингулярлығы да осындай қасиетке ие болғандықтан, бұл мәселені зерттеуге де мүмкіндік береді.
Сақиналық ерекшеліктердің болуы
Жалпы салыстырмалылық теориясы бойынша, нүктелік сингулярлыққа қалыпты құлдырау шексіз тығыз жағдайларды қамтиды, сондықтан кванттық эффектілер маңызды болып, сингулярлықтың пайда болуын ("кванттық бұлқыныс") тоқтатуы мүмкін деп күтіледі. Кванттық гравитациялық эффектілер болмаса, айналатын қара тесіктің ішкі геометриясы Керр геометриясынан өзгеше болуы мүмкін деп күтуге жеткілікті себеп бар. Керр геометриясының ішкі оқиғалар горизонты, түсіп келе жатқан сәулеленудің шексіз көк ығысуына байланысты, тұрақсыз болуы ықтимал. Бұл байқау, ұқсас "шексіз көк ығысу" мінез-құлқы көрсеткен зарядталған қара тесіктерді зерттеу арқылы қолдау тапты. Көп жұмыс атқарылғанмен, заттардың айналатын қара тесіктерге нақты гравитациялық құлдырауы және одан туындайтын геометрия белсенді зерттеу тақырыбы болып қала береді.