Jakie są różne rodzaje czarnych dziur?

Diamenty nie są wieczne. Mogą być bardzo twarde, ale są dość sztywne i pękną jak szkło, jeśli uderzą wystarczająco mocno. W wysokich temperaturach można je stopić, a jubilerzy regularnie używają stalowych narzędzi do cięcia diamentów.

Najbliższym, by jakikolwiek zwarty obiekt fizyczny stał się wieczny, jest czarna dziura. Pozostałości po zapadnięciu się gigantycznej gwiazdy, czarne dziury są w zasadzie nietykalne. Mają taką samą masę jak ich gwiazda macierzysta, wepchnięta w obszar, który jest zwykle traktowany jako punkt zerowy. Gwiazdy mogą umrzeć przez supernowe lub zderzenia z innymi gwiazdami - czarne dziury nie mogą.

Czarne dziury bardzo powoli wyparowują wraz z upływem czasu z powodu zjawiska zwanego promieniowaniem Hawkinga, nazwanego na cześć Stephena Hawkinga, który pierwszy go postulował. Czas potrzebny do odparowania czarnej dziury o masie równej Słońcu wynosi około 10 ⁶⁷ lat, co jest tak bliskie wieczności, jak wszystko, co może się stać we wszechświecie. Supermasywne czarne dziury odparowują znacznie, znacznie dłużej. Będą one obecne przez więcej stuleci, niż we wszechświecie znajdują się cząstki.

Zgodnie z twierdzeniem „brak włosów” każdą czarną dziurę można wyczerpująco scharakteryzować jedynie trzema zmiennymi: masą, momentem pędu i ładunkiem elektrycznym. Aby uprościć, możemy nazwać te masy, spin i ładowanie.

W zmiennej masy istnieją dwie główne kategorie czarnych dziur: czarne dziury o masie słonecznej, od około 2,5 do 20 mas Słońca, i supermasywne czarne dziury, od stu tysięcy do dziesiątek miliardów mas Słońca. Czarne dziury o masie słonecznej powstają, gdy gigantyczne gwiazdy zapadają się po supernowej, supermasywne czarne dziury powstają w centrum dysków akrecyjnych wielkości galaktyki. Astronomowie uważają, że prawie wszystkie galaktyki mają centralne czarne dziury, w tym Drogę Mleczną, naszą galaktykę, której centralna czarna dziura została już dokładnie wskazana.

Moment pędu lub spin, którego nie należy mylić ze zmienną spinu w mechanice kwantowej, ma związek z prędkością obrotową czarnej dziury. Większość czarnych dziur obraca się bardzo szybko, ponieważ zachowują cały moment pędu swojej gwiazdy macierzystej, ale skondensowane w znacznie mniejszej przestrzeni. Jest to podobne do sposobu, w jaki łyżwiarz przyspiesza prędkość obrotu, gdy zbliża ręce. Obracające się czarne dziury nazywane są czarnymi dziurami Kerr.

Ostatnią zmienną używaną do opisywania czarnych dziur jest ładunek. Bardzo niewiele czarnych dziur ma znaczny ładunek, ponieważ siła elektromagnetyczna jest wielokrotnie silniejsza niż grawitacja, co zapobiega zapadaniu się dowolnego naładowanego obiektu w wyniku samoregulacji. Wyobraź sobie, że próbujesz ścisnąć ze sobą dwa magnesy wielkości gwiazdy po bokach o tej samej orientacji magnetycznej, używając jedynie siły grawitacji jako siły ściskającej. Nie da się tego zrobić. Naładowane czarne dziury są znane jako czarne dziury Reissner-Nordström lub Kerr-Newman, które są odpowiednio nierotujące i obracające się.

Nierotujące, nienaładowane czarne dziury są znane jako czarne dziury Schwarzschilda.