Якщо два горизонти подій чорної діри перекриваються (торкаються), чи можуть вони коли-небудь знову розлучитися?


53

Гіпотетичне запитання, засноване на моєму розумінні, що два горизонти подій, які перекриваються (торкаються), ніколи не можуть розділитися знову:

Уявіть, що чорна діра на 1 мільярд сонячної маси (тому горизонт подій є масивним і дуже гравітаційно слабким) рухається зі швидкістю 0,9 с через порожній плоский міжгалактичний простір; тепер уявіть собі однакову чорну діру на 1 мільярд сонячної маси, яка рухається в 0,9с, але в прямо протилежному напрямку, тому вони рухаються приблизно один до одного. Шляхи чорних дір, коли буде враховано весь викривлення простору, не перебувають у прямому зіткненні, але самі зовнішні краї горизонтів події просто "затискають" один одного, як правило, лише перекриваються на частку наносекунди, як ці два тіла рухаються з такою неймовірно великою швидкістю і в протилежних один до одного напрямках.

Отже, по-перше, я маю рацію, думаючи, що якщо два горизонти подій перекриваються, вони ніколи не можуть "розкриватися"?

По-друге, що б сталося з цією неймовірною швидкістю імпульсу один одного чорними дірами? Чи просто вона миттєво перетвориться на гравітаційну енергію? Маючи на увазі, коли чорні діри зазвичай зливаються, це відбувається дуже повільно, оскільки чорні діри повільно рухаються все ближче і ближче один до одного протягом мільйонів років, видаючи гравітаційну енергію, як це відбувається, так що не на частку наносекунди, як у цьому випадку.

І по-третє, як би це виглядало? Чи залишиться горизонт подій досить кулястим, а випромінювана енергія просто божевільна, або вони розтягнуться і перевернуться на якусь довгу тонку еластичну обрію подій, коли простріляються повз один одного, а потім з часом сповільнюватимуться і підняться назад один до одного?


1
FWIW, Якби вони прямували точно назустріч один одному, їх відносна швидкість становила б 180c / 181, приблизно .9945c. За даними vttoth.com/CMS/physics-notes/311-hawking-radiation-calculator, їх радіус EH становить приблизно 9853 світло-секунди. І не забувайте, що вони також мають величезний відносний кутовий імпульс.
PM 2Ring

5
Щоб ще більше приправити речі, давайте скажемо, що вони вже обертаються на межі Керра в протилежних один до одного напрямках, тому коли вони торкаються її дуже безладно з точки зору збереження імпульсу.
Loadwick

1
Ну, SMBH, як правило, обертаються досить близько до межі, так що це нереально, на відміну від відносної швидкості, яку ви їм дали. ;) Але це вже зробить складний розрахунок ще складніше. Немає аналітичного рішення загальної проблеми 2 в GR, тому вам доведеться вдатися до чисельних методів, і для спроби обробляти пару SMBH з релятивістською швидкістю знадобиться дуже велика кількість хрускіт, щоб отримати оцінку, яка є достовірно достовірною.
PM 2Ring


1
FWIW, на xkcd місяця-два тому була нитка, пов’язана з цією темою: Чи можна втекти з чорної діри за допомогою іншої чорної діри?
PM 2Ring

Відповіді:


54

Ви вже отримали кілька хороших відповідей, але я просто спробую запропонувати ще одне інтуїтивне рішення про те, чому горизонти подій ніколи не розлучатимуться, якщо перекриватись один з одним:
По-перше, уявіть пляму пилу, яка потрапляє всередину ЕГ чорної діри . Я вірю, що ми погодимось, що ця цяточка ніколи не зможе уникнути чорної діри, оскільки нічого не може повернутися з-за горизонту події.
Тепер уявіть ту саму пляму пилу, але всередині частин, що перекриваються EH, дві чорні діри, що проходять один від одного. Ця пляма ніколи не уникне жодної з цих двох чорних дір, тому що вона знаходиться всередині EH обох. Якщо ці чорні діри зможуть знову відокремитись, цятка між ними, очевидно, уникне хоча б однієї з чорних дір, опинившись позаду її горизонту подій.
Оскільки цього не може статися, дві чорні діри будуть об'єднані з точки зору їх перекриття горизонтів, незалежно від їх швидкості.


19
Коли мирянин випадково переглядає, це чудове інтуїтивне пояснення!
Даніель Б

Мені подобається ця візуалізація, я припускаю, що все-таки можна врятуватися за допомогою квантового тунелювання. Але багато в чому не має значення, якщо ми не навчимось керувати квантовим тунелюванням для подорожей миттєвостями. У будь-якому випадку я згоден з вами, і саме тому я думаю, що EH буде розтягуватися і вигинатися, як гумка. Він не може відокремитись, але він також не може миттєво зупинитися.
Loadwick

Це в значній мірі аргумент у статті Стівена Хокінга.
Стів Лінтон

3
Вам навіть не потрібно ні пилу. Будь-яка частинка зробить те саме - навіть віртуальна частинка. І завжди є віртуальні частинки.
Лорен Печтел

1
Це не трапляється для мене як інтуїтивне пояснення; логіка здається суворою і неспростовною. Розумний! = Інтуїтивно зрозумілий ;-).
Пітер - Відновіть Моніку

52

Якщо горизонти подій коли-небудь торкнуться і стануть однією суцільною поверхнею, їх доля запечатана - дві чорні діри будуть зливатися на всьому шляху. Вони ніколи не зможуть розлучитися знову, незалежно від того.

Існує кілька можливих способів пояснити це з різним ступенем жорсткості.

Інтуїтивне пояснення полягає в тому, що швидкість втечі на горизонті події дорівнює швидкості світла. Але ніщо не може рухатись так швидко, як світло, навіть чорна діра. Для того, щоб дві чорні діри розділилися, частини однієї повинні були б "втекти" від іншої, або рухатися швидше, ніж світло, що неможливо.

EDIT : Ще одне інтуїтивне "пояснення" (також багато рукоділля) - всередині горизонту подій всі траєкторії ведуть до центру. Немає можливого шляху з будь-якого місця в межах горизонту назовні. Куди б ви не звернули, ви дивитесь на центр. Куди б ви не рухалися, ви рухаєтесь до центру. Якщо горизонти подій злилися, щоб чорні діри знову розкололися, частинам з них довелося б відійти «від центру» (або подалі від одного з центрів), що неможливо.

Все вищесказане приблизно так само "жорстке", як "пояснення" загальної відносності із сталевими кулями на гумовому листі. Це просто метафора.

Більш суворо дивіться цей документ Стівена Хокінга:

Чорні діри в загальній відносності

Зі збільшенням часу чорні діри можуть зливатися між собою, а нові чорні діри можуть бути створені при подальшому руйнуванні тіл, але чорна діра ніколи не може роздвоятися. (стор. 156)


EDIT : Обрії подій насправді не "просто затискають один одного". Ідеально сферичні горизонти подій - це теоретична абстракція (не обертається чорна діра в інакше порожній Всесвіті). Насправді все, що знаходиться поруч із БГ, деформує горизонт подій, який "дотягнеться" до цієї маси. Якщо це невелика маса, ефект незначний.

Але якщо дві чорні діри зближуються один з одним, EH стають яйцеподібними, ніби намагаються торкнутися один одного. Якщо вони досить близькі, то врешті-решт між ними утвориться дуже вузький міст, і ЕГ злиються. У цей момент повне злиття декретується і триватиме з абсолютною впевненістю, поки воно не закінчиться. Ніщо не може це зупинити.

Дивіться цю відповідь:

Чи є чорні діри сферичними під час злиття?


що б сталося з цією неймовірною кількістю імпульсу один одного чорними дірами?

У результаті чорної діри після злиття відбудеться обрив багато спіну, якщо зіткнення не буде ідеально лобовим. Яку б енергію не можна було заповнити, вона, ймовірно, буде випромінюватися як гравітаційні хвилі (як інші вказували вже в коментарях до вашого запитання).


10
Якщо два ЕГ торкаються, центри лунок все ще не знаходяться всередині горизонту подій один одного. Залежно від їх розмірів, центри можуть бути досить далекими від горизонту подій інших ... так що, напевно, якщо вони йдуть досить швидко, вони можуть втекти навіть після злиття горизонтів подій?
Роб

8
@Rob Центр не має пільги. Забудьте про центр. Після створення мосту для всіх цілей і цілей це одна чорна діра. Немає «перекриття», ваше зображення неправильне - дві сутності вже злилися, є один горизонт подій, а не два (див. Відповідь, яку я пов’язав наприкінці). І ви не можете розділити шматки на горизонті подій, незалежно від того, чим займаєтесь. Забудьте 0,999с, це нічого. Більшість людей не усвідомлюють, наскільки по-справжньому заскочив космос у межах горизонту подій. Виходу справді немає, це не фігура мови.
Флорін Андрій

6
Я здогадуюсь, що мені важко узгодити голову, це те, що якщо сингулярність (якщо припустити, що вся справа знаходиться в одній точці) не перетинає інший горизонт подій - то чому б їй не вдалося вирватися? Я розумію, що горизонти подій зливаються, однак якщо ми думаємо про дві особливості (невже вони миттєво не зливаються?), Що мають власний радіус шварцшильда, то чому їх перетини повинні писати приреченість на їхні особливості? Якби сонце частково перетнуло горизонт події, я б уявив, що тільки частина сонця, що перетнула горизонт події, назавжди потрапила б у пастку
Роб

10
@Rob Схоже, що ваша ментальна модель в основному має масу та горизонт подій, що мають місце в просторі, як і звичайні об'єкти. Це не так. І сингулярність, і горизонт подій є аспектами надзвичайно викривленого простору-часу, і їх поведінку можна зрозуміти, навіть приблизно, у тому вигнутому просторі. Подивіться на youtube.com/user/SXSC співпраця щодо деяких симуляцій, які враховують це
Стів Лінтон,

5
@Fax Яйцеподібні регіони не дозволяють також залишати речі. Все, що "рухається перпендикулярно" до "межі" між двома чорними дірами, все ще потребує достатнього імпульсу для подолання комбінованої сили тяжіння, тягнучи її назад до точки Лагрангія між двома чорними дірами (пам’ятайте, вам потрібно боротися проти обох, навіть якщо ви могли б втекти, якщо був лише один із них). Якщо швидкість втечі в точці Лагранжа перевищує швидкість світла, то сама точка Лагранжа знаходиться всередині об'єднаного горизонту подій і чорні діри зливаються.
Draco18s
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.