能层
能层（英语：Ergosphere）是在旋转黑洞外面的区域。它的名称源自希腊的ergon这个字，意思是“工作”，由雷莫·鲁菲尼和约翰·惠勒在1971年命名。它得到这个名称是因为从理论上说，可以从这个区域提取黑洞的能量和质量。能层有着扁球体的形状，在赤道有着较大的半径范围，并且在两极接触到旋转黑洞的事件视界。能层的赤道半径（最大半径）相当于不旋转黑洞的史瓦西半径；如果黑洞达到转速的极限时，极半径（最小半径）将小到只有史瓦西半径的一半[1]。
在能层之内，时空会被沿着黑洞转动的方向拖拽着，相对于静止宇宙的速度略大于当地光速的一半。这个过程就是所谓的冷泽-提尔苓进动或是参考系拖拽 [2]。由于拖拽的效应，能层内的物体相对于静止的宇宙是不稳定的，除非它们的运动速度超越它们所在时空的光速。一个固定在能层之外的悬浮铅坠，在接近稳定的极限边缘时，将体验无限远/发散的径度量。在一些点，她将开始下坠，从而导致引力磁化诱导自旋向运动（spinward motion？）。空间拖拽的另一个结果是在能层内存在着负能量。
能层的外界限称为无位移极限或静止极限。在静止极限，物体的运动速度在光速的极限之下，相对于宇宙的其它部分是静止的。这是因为这里的空间相对于其它的空间正受到光速的拖拽。在这个界限之外的空间依然受到拖拽，但是速度小于光速。
由于能层位于事件视界之外，在这儿的物体虽然受到黑洞的引力拖拽，但是依然可以逃逸出去。一个物体可以经由进入黑洞的旋转，从而撷取一些黑洞的能量以获得能源，因而可以逃离它。这个从旋转黑洞移出能量的过程是数学家罗杰·潘罗斯在1969年推导出来的，并且称为潘罗斯过程[3]。理论上，这个过程可以提取一个旋转黑洞总能量的29%。当这些能量被移除之后，黑洞不再旋转，而能层也不再存在。这个过程被视为充满活力的伽马射线暴能量来源的一个可能解释[来源请求]。电脑模型的结果显示，潘罗斯过程能够产生被观测到来自类星体和其他活跃星系核的高能粒子[来源请求]。
能层的大小，能层表面和事件视界的距离，不一定和事件视界的大小成比率，但必然和黑洞的引力和角动量相关。极点是静止不动的，因此没有角动量；而在任何时间，在赤道上给定的任何一个点的距离都比黑洞中其他的点更远，所以它会有最大的角动量。这种从两极到赤道的角动量差异，反应在赤道上使得能层的形状呈现扁球体。如果引力或是转速增加，能层的形状也会随之改变。反过来，他们的减少，也会使得能层减小[4]。
参考资料 编辑
- ^ http://physics.ucsd.edu/students/courses/winter2010/physics161/p161.26feb10.pdf （页面存档备份，存于互联网档案馆） - Professor: Kim Griest, Physics 161: Black Holes: Lecture 22: 26 Feb 2010
- ^ Darling, David "Lense-Thiring Effect" （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ Bhat, Manjiri ; Dhurandhar, Sanjeev & Dadhich, Naresh "Energetics of the Kerr-Newman Black Hole by the Penrose Process" （页面存档备份，存于互联网档案馆） January 10, 1985
- ^ Visser, Matt. Acoustic black holes: horizons, ergospheres, and Hawking radiation (PDF). arXiv. 1 December 1997 [8 November 2011].