El espín de un agujero negro se refiere al momento angular de un agujero negro en rotación.El espín de un agujero negro es el momento angular de un agujero negro en rotación, una propiedad fundamental que afecta la geometría del espacio-tiempo a su alrededor. El espín se caracteriza por un parámetro adimensional a* (que va de 0 para uno sin rotación a 1 para uno con rotación máxima). Influye en el tamaño y la forma del horizonte de sucesos, la órbita circular estable más interna (ISCO) y los mecanismos de extracción de energía como el proceso de Penrose.
La solución de Kerr fue descubierta por Roy Kerr en 1963, y el concepto de espín como parámetro medible se desarrolló en las décadas posteriores. Las observaciones de binarias de rayos X y, más recientemente, de ondas gravitacionales han proporcionado mediciones de los espines de los agujeros negros.
En la relatividad general, un agujero negro en rotación se describe mediante la métrica de Kerr. El parámetro de espín determina el efecto de arrastre de los marcos de referencia, donde el propio espacio-tiempo es arrastrado alrededor del agujero negro. Esto afecta las órbitas de la materia y la luz, dando lugar a fenómenos como la precesión de Lense-Thirring y la existencia de una ergosfera. El espín también establece la eficiencia máxima de extracción de energía de los discos de acreción, que puede ser de hasta el 42% para un agujero negro con rotación máxima.
Medir el espín de los agujeros negros es crucial para comprender la formación y evolución de estos objetos, poner a prueba el teorema de la calvicie e interpretar las observaciones de telescopios de rayos X (como NuSTAR) y detectores de ondas gravitacionales.
El espín de un agujero negro puede medirse a partir de la forma de su sombra, tal como la ve el Telescopio del Horizonte de Sucesos, porque la sombra es ligeramente asimétrica en el caso de agujeros negros en rotación.
| A | variable | Area of the event horizon — área square metre |
| M | variable | Mass of the black hole — masa kilogram |
| a | variable | Specific angular momentum (angular momentum per unit mass) — specific angular momentum metre |
| π | constante | Ratio of a circle's circumference to its diameter — pi = 3.14159 |
| r_{\rm inf} | variable | Influence radius — radio metre |
| M_{\rm BH} | variable | Black hole mass — masa kilogram |
| \sigma | variable | Velocity dispersion of stars — dispersión de velocidades metre per second |
| G | constante | Newtonian gravitational constant — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared |
| a | variable | Dimensionless spin parameter — dimensionless spin parameter |
| J | variable | Angular momentum of the black hole — momento angular kilogram metre squared per second |
| M | variable | Mass of the black hole — masa kilogram |
| c | constante | Speed of light in vacuum, a fundamental constant of nature. — velocidad de la luz = 299792458 metre per second |
| G | constante | Newtonian constant of gravitation, determining the strength of gravity. — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared |
| \Delta(r) | variable | Horizon function of the Kerr metric — horizon function square metre |
| r | variable | Radial coordinate (Boyer-Lindquist) — coordenada radial metre |
| M | variable | Black hole mass — masa kilogram |
| a | variable | Specific angular momentum (spin parameter) — specific angular momentum metre |
| r_{\text{ISCO}} | variable | radius of the innermost stable circular orbit — radio metre |
| r_g | variable | gravitational radius (GM/c^2) — radio metre |
| Z_1 | variable | auxiliary function of spin parameter a |
| Z_2 | variable | auxiliary function of spin parameter a |
| \mp | operador | indicates two possible solutions depending on orbital direction — minus plus sign |
| \sqrt{} | operador | takes the square root of the argument — raíz cuadrada |
| T_H | variable | Hawking temperature of the black hole — temperatura kelvin |
| κ | variable | surface gravity of the black hole — gravedad superficial metre per second squared |
| ħ | constante | fundamental constant equal to h/(2π), relating angular frequency to energy — constante de Planck reducida = 1.054571817e-34 joule second |
| k_B | constante | fundamental constant relating temperature to energy — constante de Boltzmann = 1.380649e-23 joule per kelvin |
