Czy istnieje jakikolwiek argument przeciwko tej sytuacji: dwie czarne dziury, jedna w horyzoncie zdarzeń drugiej, a system jest stabilny.
Jest to dla mnie interesujące, ponieważ jeśli to zadziała, możemy mieć horyzont zdarzeń systemu nie w kształcie idealnej kuli. (Horyzont zdarzeń prawdopodobnie poruszałby się z orbitą)
Odpowiedzi:
W horyzoncie wydarzenia jest dziwne miejsce. Wewnątrz czarnej dziury czasoprzestrzeń płynie w kierunku osobliwości szybciej niż prędkość światła (mierzona z zewnątrz czarnej dziury. W efekcie każda rzecz wewnątrz czarnej dziury będzie w skończonej (i zwykle krótkiej) ilości czasu kończy się w osobliwości.
Istnieją modele łączenia czarnych dziur, takie jak wideo z nasa . Wymaga superkomputerów do rozwiązywania równań Einsteina numerycznie.
Jak zauważyłem w komentarzu, żadna stabilna orbita nie może istnieć w promieniu 1,5 razy większym niż promień horyzontu zdarzenia. Prędkość orbity wynosi c w tej odległości (1,5 Schwarzschilda); jest również nazywany „kulą fotonową”. W tym promieniu wszystkie orbity są niestabilne. Promieniowanie fal grawitacyjnych oznacza, że gdy dwie czarne dziury krążą wokół siebie, stracą energię, a więc ich orbity rozpadną się. Gdy zbliżają się czarne dziury, horyzonty zdarzeń są zniekształcone i łączą się w kształt kropli
źródło
Założenie jest złe. Nie może być czegoś takiego. To, co ty i ja, zewnętrzni obserwatorzy, rozumiecie jako „czarną dziurę”, jest w rzeczywistości całym tomem wewnątrz horyzontu zdarzeń. Jest to część czasoprzestrzeni, która jest przyczynowo odłączona od tego, gdzie jesteśmy teraz.
Kiedy dwie czarne dziury zbliżą się wystarczająco blisko siebie, horyzonty wydarzenia wybrzuszają się ku sobie. Kiedy się zetkną i staną się horyzontem pojedynczych zdarzeń, rozpoczął się proces łączenia (czasami nazywa się to „kolizją”). Jedynym możliwym rezultatem jest to, że dwa BH połączą się i staną się jedną, większą czarną dziurą.
Zobacz ten film jako przykład:
https://www.youtube.com/watch?v=p647WrQd684
(uwaga: dwie czerwone kulki na końcu symulacji nie mają fizycznej rzeczywistości, proszę je zignorować)
źródło
Horyzont zdarzeń jest globalną własnością czasoprzestrzeni. W tym przypadku istnieje tylko jeden horyzont zdarzeń. Aby istniały „dwie” czarne dziury, zwykle mamy na myśli, że ich pozorne horyzonty są w pewnym momencie oddzielne i ostatecznie się łączą.
Pomijając tę technikę, istnieje mnóstwo badań, ponieważ połączenia czarnych dziur są prawdopodobnym źródłem promieniowania grawitacyjnego, a na całym świecie istnieje wiele eksperymentów próbujących bezpośrednio wykryć takie promieniowanie, w tym LIGO w USA. Proponuje się także kilka eksperymentów kosmicznych, które nie są obecnie finansowane.
Wiele teoretycznych prac w tym zakresie wykorzystuje duże symulacje numeryczne na superkomputerach do obliczenia ważnych wielkości, w tym zdarzeń i horyzontów pozornych. Ze względu na emisję promieniowania grawitacyjnego czarne dziury, które opisujesz, będą powoli spiralnie, a ostatecznie całkowicie się połączą. (Promieniowanie grawitacyjne przenosi energię, więc ich promień orbity skurczy się). W końcu osiądą (asymptotycznie) w rozwiązaniu Kerra lub Schwarzschilda.
źródło
To mało prawdopodobny scenariusz.
Horyzont zdarzeń to punkt, w którym prędkość orbity przekracza C (prędkość światła).
Materia nie jest w stanie zrównać się ani przekroczyć C w ramach tej ramki. Dlatego stabilna orbita jest nieprawdopodobna, ponieważ druga czarna dziura musiałaby poruszać się szybciej niż C. Tak więc orbita jest z natury niestabilna i ulega rozkładowi.
Powinniśmy być w stanie wykryć przesunięcie prędkości na orbitach obiektów poza horyzontem zdarzeń na dysku akrecyjnym, a horyzont zdarzeń powinien również mieć wybrzuszenie, ale w zależności od aktualnego miejsca na orbicie, które może stać się niewykrywalnie małe jako mniejsze czarna dziura spiralnie się zbliża.
Zauważ, że nie znam wszystkich szczegółów związanych z przeciąganiem ramek i innymi dziwactwami związanymi z czarnymi dziurami, więc jest to tylko analiza zasad pierwszego rzędu, a więc raczej nieprawdopodobne niż niemożliwe.
źródło