Se tutte le stelle ruotano, perché è stata sviluppata una teoria che richiede stelle non rotanti?

Secondo la ricerca di Penrose, una stella non rotante finirebbe, dopo il collasso gravitazionale, come un buco nero perfettamente sferico. Tuttavia, ogni stella nell'universo ha una sorta di momento angolare.

Perché nemmeno preoccuparsi di fare quella ricerca se ciò non accadrà mai nell'universo e ha delle implicazioni per il futuro dell'astrofisica?

Un'altra considerazione è che la fisica che descrive un buco nero rotante era molto più difficile da sviluppare.

La matematica che descrive il buco nero di Schwarzschild (non caricato, non rotante) fu sviluppata nel 1916 . Questo è stato esteso ai buchi neri carichi e non rotanti nel 1918 ( metrica Reissner – Nordström )

Non è stato fino a quando 1963 che venne sviluppata la metrica di Kerr per i buchi neri rotanti non caricati. Due anni dopo, la forma più generale, fu trovata la metrica di Kerr-Newman .

Non mi piacerebbe aspettare 47 anni per sviluppare un modello di buco nero più accurato prima di fare qualsiasi lavoro significativo sul campo.

Allo stesso modo, potremmo chiedere ...

Nessun raggio può essere esattamente lungo 1 metro. Nessun raggio può essere esattamente dritto. Il materiale che costituisce una trave non può essere veramente isotropo. Quindi perché dovremmo preoccuparci di calcolare lo stress in una trave diritta da 1 metro con materiale isotropico?

Perché sapere come eseguire questo calcolo è un elemento fondamentale per eseguire calcoli più complessi.

Il calcolo del buco nero non rotante fornisce anche una soluzione limitante. La soluzione per il collasso di una stella che gira si avvicina a questa soluzione quando la rotazione si avvicina a zero.

Allo stesso modo, Newton ci ha detto che quando le forze esterne si avvicinano allo zero, il percorso di un oggetto in movimento si avvicinerà a una linea retta. Questo è utile sapere anche se nel nostro universo non c'è posto che non abbia influenza gravitazionale.

Tutti i modelli sono approssimazioni, giudichiamo un modello su quanto sia utile.

Comprendere il collasso di una stella non rotante in un buco nero fornisce una visione della natura del collasso gravitazionale. Gran parte della fisica del collasso non dipende dalla rotazione. La formazione di un orizzonte degli eventi, per esempio.

I modelli possono essere raffinati e, in questo caso, considerare la rotazione porta a ulteriori approfondimenti e una struttura non sferica simmetrica con più orizzonti singolari.

Tutti i modelli sono necessariamente semplificazioni. Ma il modello non rotante è ancora utile.

Il periodo di rotazione del nostro sole è di 24,47 giorni all'equatore e quasi 38 giorni ai poli, il periodo di rotazione del nostro pianeta è di 23h 56m 4.098.903.691s . L'uso delle equazioni di Schwarzschild per entrambi i casi non è esatto.

Se utilizzassi l'equazione per oggetti non rotanti per calcolare il tempo all'altitudine dei satelliti GPS (~ 20.200 km o 12.550 miglia), ti sposteresti di 38.636 nanosecondi al giorno . Un anno giuliano è definito come 365,25 giorni di esattamente 86.400 secondi (unità base SI), per un totale di esattamente 31.557.600 secondi nell'anno astronomico giuliano. L'anno civile gregoriano (in media 400 anni) è di 365.2425 giorni.

Moltiplicare 365.2425 x 38.636 = 14.111.509,23 nanosecondi, ovvero 0,0141 secondi all'anno. Se essere fuori da tale importo non ti preoccupa, puoi usare l'equazione più semplice, ad esempio per i calcoli che coinvolgono la stella HR 1362 che ha un periodo di rotazione di 306,9 ± 0,4 giorni.

Hai ragione: tutte le stelle ruotano. L'unica ragione per cui riesco a pensare al motivo per cui gli astrofisici effettuano calcoli per una stella o un buco nero non rotante è che rende i loro calcoli un po 'più facili. Sebbene tutte le stelle ruotino, alcune ruotano molto più velocemente di altre e anche le loro masse variano, quindi esiste un ampio grado di incertezza che viene ridotto calcolando una stella che non ruota.