ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เออร์ โกสเฟียร์ (Ergosphere)คือบริเวณที่อยู่ด้านนอกของหลุมดำที่หมุนอยู่ ระหว่างขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event horizon ) และพื้นผิวภายนอกที่ไกลออกไปซึ่งทำนายโดยเมตริกเคอร์ (Kerr metric ) ซึ่งใช้อธิบายวัตถุเหล่านี้ ชื่อนี้เสนอโดยเรโม รัฟฟินี (Remo Ruffini) และจอห์น อาร์ชิบัลด์ วีลเลอร์ (John Archibald Wheeler)ในระหว่างการบรรยายที่เลส์ ฮูเชส (Les Houches lectures)ในปี 1971 และมาจากภาษากรีกโบราณ ἔργον (ergon) ซึ่ง แปลว่า ' งาน'ได้รับชื่อนี้เพราะในทางทฤษฎีแล้วสามารถดึงพลังงานและมวลออกจากบริเวณนี้ได้ เออร์โกสเฟียร์สัมผัสกับขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ขั้วของหลุมดำที่หมุนอยู่ และขยายออกไปถึงรัศมีที่ใหญ่กว่าที่เส้นศูนย์สูตร หลุมดำที่มีโมเมนตัมเชิงมุม ปานกลาง จะมีเออร์โกสเฟียร์ที่มีรูปร่างคล้ายทรงรีแบนในขณะที่การหมุนที่เร็วขึ้นจะสร้างเออร์โกสเฟียร์ที่มีรูปร่างคล้ายฟักทองมากขึ้น รัศมีเส้นศูนย์สูตร (สูงสุด) ของเออร์โกสเฟียร์คือรัศมีชวาร์ซชิล ด์ (Schwarzschild radius ) ซึ่งเป็นรัศมีของหลุมดำที่ไม่หมุน รัศมีขั้ว (ขั้นต่ำ) ยังเป็นรัศมีขั้ว (ขั้นต่ำ) ของขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งอาจมีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของรัศมี Schwarzschild สำหรับหลุมดำที่หมุนด้วยความเร็วสูงสุด^{[ 2 ]}

เมื่อหลุมดำหมุน มันจะบิดกาลอวกาศไปในทิศทางการหมุนด้วยความเร็วที่ลดลงตามระยะทางจากขอบฟ้าเหตุการณ์^{[ 3 ]}กระบวนการนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ Lense–Thirringหรือการลากเฟรม^{[ 4 ]}เนื่องจากผลของการลากนี้ วัตถุภายในเออร์โกสเฟียร์จึงไม่สามารถปรากฏนิ่งเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ภายนอกที่อยู่ไกลมาก เว้นแต่ว่าวัตถุนั้นจะเคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วแสง (ซึ่งเป็นไปไม่ได้) เมื่อเทียบกับกาลอวกาศในท้องถิ่น ความเร็วที่จำเป็นสำหรับวัตถุดังกล่าวที่จะปรากฏนิ่งจะลดลงที่จุดที่ไกลออกไปจากขอบฟ้าเหตุการณ์ จนกระทั่งที่ระยะทางหนึ่ง ความเร็วที่ต้องการนั้นน้อยมากจนแทบไม่มีนัยสำคัญ

เซตของจุดทั้งหมดดังกล่าวจะกำหนดพื้นผิวเออร์โกสเฟียร์ เรียกว่าพื้นผิวเออร์โกส เฟียร์ พื้นผิวด้านนอกของเออร์โกสเฟียร์เรียกว่าพื้นผิวสถิตหรือขีดจำกัดสถิตเนื่องจากเส้นโลกจะเปลี่ยนจากแบบเวลาภายนอกขีดจำกัดสถิตไปเป็นแบบอวกาศภายในขีดจำกัดสถิต^{[ 3 ]}ความเร็วแสงเป็นตัวกำหนดพื้นผิวเออร์โกสเฟียร์โดยพลการ พื้นผิวดังกล่าวจะปรากฏเป็นรูปทรงรีที่ตรงกับขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ขั้วการหมุน แต่มีระยะห่างจากขอบฟ้าเหตุการณ์ที่เส้นศูนย์สูตรมากกว่า ภายนอกพื้นผิวนี้ อวกาศยังคงถูกดึง แต่ในอัตราที่น้อยกว่า

ลูกดิ่งที่แขวนอยู่นิ่งนอกเออร์โกสเฟียร์ จะได้รับแรงดึงในแนวรัศมีที่ไม่มีที่สิ้นสุด/เบี่ยงเบนออกไปเมื่อเข้าใกล้ขีดจำกัดสถิต ในบางจุดมันจะเริ่มตกลงมา ส่งผลให้เกิดการ เคลื่อนที่แบบหมุนวนที่ เหนี่ยวนำโดยแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กผลที่ตามมาจากการดึงของอวกาศนี้คือการมีอยู่ของพลังงานลบภายในเออร์โกสเฟียร์

เนื่องจากเออร์โกสเฟียร์อยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ จึงยังเป็นไปได้ที่วัตถุที่เข้าสู่บริเวณนั้นด้วยความเร็วที่เพียงพอจะหลุดพ้นจากแรงดึงดูดของหลุมดำได้ วัตถุสามารถได้รับพลังงานโดยการเข้าสู่การหมุนของหลุมดำแล้วหลุดออกมา จึงนำพลังงานบางส่วนของหลุมดำไปด้วย (ทำให้การกระทำดังกล่าวคล้ายกับการใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์โอเบิร์ธรอบๆ วัตถุอวกาศ "ปกติ")

กระบวนการกำจัดพลังงานออกจากหลุมดำที่หมุนอยู่นี้ได้รับการเสนอโดยนักคณิตศาสตร์Roger Penroseในปี 1969 และเรียกว่ากระบวนการPenrose ^{[ 5 ]}ปริมาณพลังงานสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับอนุภาคเดี่ยวผ่านกระบวนการนี้คือ 20.7% ในแง่ของมวลเทียบเท่า^{[ 6 ]}และหากกระบวนการนี้ถูกทำซ้ำโดยมวลเดียวกัน พลังงานสูงสุดทางทฤษฎีจะเข้าใกล้ 29% ของพลังงานเทียบเท่ามวลเดิม^{[ 7 ]}เมื่อพลังงานนี้ถูกกำจัดออกไป หลุมดำจะสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุม และด้วยเหตุนี้จึง เข้าใกล้ ขีดจำกัดของการหมุนเป็นศูนย์เมื่อแรงดึงของกาลอวกาศลดลง ในขีดจำกัดนั้น เออร์โกสเฟียร์จะไม่มีอยู่อีกต่อไป กระบวนการนี้ถือเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับแหล่งพลังงานของปรากฏการณ์พลังงานสูงเช่นการระเบิดรังสีแกมมา [ ^{8 ] ผลลัพธ์}จากแบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่ากระบวนการ Penrose สามารถสร้างอนุภาคพลังงานสูงที่สังเกตได้ว่าถูกปล่อยออกมาจากควาซาร์และนิวเคลียสกาแล็กซีที่ใช้งานอยู่อื่นๆ^{[ 9 ]}

ขนาดของเออร์โกสเฟียร์ ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างพื้นผิวเออร์โกและขอบฟ้าเหตุการณ์ ไม่จำเป็นต้องเป็นสัดส่วนกับรัศมีของขอบฟ้าเหตุการณ์ แต่เป็นสัดส่วนกับแรงโน้มถ่วงและโมเมนตัมเชิงมุมของหลุมดำ จุดที่ขั้วจะไม่เคลื่อนที่ ดังนั้นจึงไม่มีโมเมนตัมเชิงมุม ในขณะที่จุดที่เส้นศูนย์สูตรจะมีโมเมนตัมเชิงมุมสูงสุด การเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเชิงมุมที่แผ่ขยายจากขั้วไปยังเส้นศูนย์สูตรนี้เองที่ทำให้เออร์โกสเฟียร์มีรูปร่างแบน เมื่อมวลของหลุมดำหรือความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น ขนาดของเออร์โกสเฟียร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน^{[ 10 ]}

• อุณหพลศาสตร์ของหลุมดำ
• สนามแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กและกระบวนการเพนโรส
• หลุมดำหมุนได้