Otázka:
Pokud se dva horizonty událostí černé díry překrývají (dotýkají se), mohou se někdy znovu oddělit?
Loadwick
2019-06-25 02:26:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hypotetická otázka založená na mém chápání, že dva horizonty událostí, které se překrývají (dotýkají se), se už nikdy nemohou oddělit:

Představte si 1 miliardu černé díry sluneční hmoty (horizont událostí je tedy masivní a velmi gravitačně) slabý) cestuje rychlostí 0,9c prázdným plochým mezigalaktickým prostorem; Nyní si představte identickou 1 miliardu černé díry sluneční hmoty pohybující se při 0,9 ° C, ale přesně v opačném směru, takže obě směřují zhruba k sobě. Cesty černých děr, jakmile se zohlední všechny deformace časoprostoru, nejsou na přímé kolizi, ale nejvzdálenější okraje horizontů událostí se budou navzájem „ořezávat“, obvykle se překrývají jen na zlomek nanosekundy, protože tato dvě těla cestují tak neuvěřitelně rychlými rychlostmi a navzájem opačnými směry.

Takže zaprvé, mám pravdu v tom, že když se překrývají dva horizonty událostí, nikdy se nemohou „rozpojit“?

Zadruhé, co by se stalo s touto neuvěřitelnou hybností navzájem černých děr? Stalo by se to okamžitě proměněno v gravitační energii? Mějte na paměti, že když se černé díry normálně slučují, děje se to velmi pomalu, protože černé díry se po miliony let pomalu přibližují a přibližují k sobě a při tom vydávají gravitační energii, takže ne za zlomek nanosekundy, jako v tomto případě.

A za třetí, jak by to vypadalo? Zůstaly by horizonty událostí docela sférické a vyzařovaná energie by byla prostě šílená, nebo by se protáhly a deformovaly do jakési dlouhého tenkého elastického horizontu událostí, když střílely kolem sebe a pak se časem zpomalily a přichytily zpět k sobě?

FWIW, Pokud by mířili přesně k sobě, jejich relativní rychlost by byla 180c / 181, asi 0,9945c. Podle https://www.vttoth.com/CMS/physics-notes/311-hawking-radiation-calculator je jejich poloměr EH asi 9853 světelných sekund. A nezapomeňte, že mají také obrovský relativní moment hybnosti.
Chcete-li také okořenit věci, řekněme, že se již otáčejí na hranici Kerra v opačných směrech vůči sobě navzájem, takže když se dotknou jeho velmi chaotického z hlediska zachování momentu hybnosti.
SMBH mají tendenci se stejně otáčet docela blízko limitu, takže to není nereálné, na rozdíl od relativní rychlosti, kterou jste jim dali. ;) Ale už tak obtížný výpočet ještě znesnadní. Neexistuje žádné analytické řešení obecného problému 2 těla v GR, takže se musíte uchýlit k numerickým metodám a pokus o zvládnutí dvojice SMBH relativistickou rychlostí bude vyžadovat nějaké velmi těžké křupání čísel, abyste získali odhad, který je nejasně důvěryhodný.
Ale ano, měli by se * spojit, AFAIK, vyzařovat strašidelné množství KE pryč v gravitačních vlnách. Nemohou to udržet, protože musí nějak ztratit moment hybnosti.
Možný duplikát [vysokorychlostních černých děr nebo neutronových hvězd na (téměř) čelním kolizním kurzu a kinetické energii] (https://astronomy.stackexchange.com/questions/13551/highspeed-black-holes-or-neutron-stars- on-almost-head-on-collision-course-and)
FWIW, na xkcd bylo před měsícem nebo dvěma vlákny související s tímto tématem: [Je možné uniknout z černé díry pomocí jiné černé díry?] (Http://forums.xkcd.com/viewtopic.php?f = 18 & t = 126476)
@eirikdaude S tím nesouhlasím, viz [Měla by být tato otázka týkající se horizontů událostí skutečně uzavřena jako duplikát?] (Https://astronomy.meta.stackexchange.com/q/522/7982)
Zvláštní, položil jsem skoro stejnou otázku na fyziku a byl jsem zvolen do pekla.
Dva odpovědi:
Mads Aggerholm
2019-06-25 20:28:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Už jste dostali několik dobrých odpovědí, ale pokusím se poskytnout ještě jedno intuitivní řešení, proč se horizonty událostí už nikdy neoddělí, pokud se budou navzájem překrývat:
Nejprve si představte skvrnu prachu, který se dostane dovnitř EH černé díry. Věřím, že se shodneme, že tato skvrna nikdy nemůže uniknout černé díře, protože zpoza horizontu událostí se nemůže nic vrátit.
Nyní si představte stejnou skvrnu prachu, ale uvnitř překrývajících se částí EH dvou černých děr míjeli se navzájem. Tato skvrna prachu nikdy neunikne žádné z těchto dvou černých děr, protože je uvnitř EH obou. Pokud by se tyto černé díry dokázaly znovu oddělit, skvrna zachycená mezi nimi by očividně unikla alespoň jedné z černých děr poté, co by byla za horizontem událostí.
Jelikož se to nemůže stát, obě černé díry budou sjednoceny od okamžiku, kdy se jejich horizonty událostí překrývají, bez ohledu na jejich rychlost.

Pro laiky, kteří procházejí nenuceně, je to skvělé intuitivní vysvětlení!
Líbí se mi tato vizualizace, předpokládám, že je stále možné uniknout pomocí kvantového tunelování. Ale do značné míry irelevantní, pokud se nenaučíme ovládat kvantové tunelování pro cestování instance. Každopádně s vámi souhlasím a z tohoto důvodu si myslím, že EH by se protáhlo a deformovalo jako pružný pás. Nemůže se oddělit, ale ani okamžitě přestat.
To je do značné míry argument v článku Stephena Hawkinga.
Nepotřebujete ani kousek prachu. Jakákoli částice bude dělat totéž - dokonce i virtuální částice. A vždy existují virtuální částice.
@Loren Pechtel, skvrna prachu byla jen příkladem. Nemusí existovat vůbec nic, není to přítomnost případné hmoty, která udržuje horizont událostí černých děr pohromadě. Horizonty událostí „neví“, jestli je v nich hmota nebo ne: POKUD je uvnitř obou EH skvrna prachu, pak je zřejmé, proč se nemohou znovu oddělit. Prach nebo žádný prach, horizonty událostí, které se překrývají, se proto už nikdy nemohou oddělit.
To mě nenapadá jako intuitivní vysvětlení; logika se zdá být přísná a nevyvratitelná. Inteligentní! = Intuitivní ;-).
Jedná se o fantastický argument připomínající důkazy z teorie množin. Spec "X" je členem obou sad tmavě černých děr. Rad, kámo.
Neexistuje nic jako „překrývající se části EH dvou černých děr“. Pro celý systém existuje jeden horizont událostí. Celý tento argument se zdá být zakořeněný ve zcela nesprávném obrazu černých děr jako koulí silového pole v euklidovském pozadí.
Florin Andrei
2019-06-25 05:03:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pokud se horizonty událostí někdy dotknou a stanou se jedním souvislým povrchem, jejich osud je zpečetěn - dvě černé díry se spojí úplně dovnitř. Už nikdy se nemohou oddělit, bez ohledu na to.

několik možných způsobů, jak to vysvětlit, s různou mírou přísnosti.

Intuitivní vysvětlení je, že úniková rychlost na horizontu události se rovná rychlosti světla. Ale nic se nemůže pohybovat tak rychle jako světlo, ani černá díra. Aby se dvě černé díry mohly oddělit, části jedné by musely „uniknout“ druhé nebo se pohybovat rychleji než světlo, což je nemožné.

EDIT : Další intuitivní „vysvětlení“ (neboli spousta ručních vln) - uvnitř horizontu událostí vedou všechny trajektorie do středu. Neexistuje žádná možná cesta z žádného místa na obzoru ven. Ať se otočíte kterýmkoli směrem, díváte se do středu. Ať se pohybujete jakýmkoli způsobem, pohybujete se směrem ke středu. Pokud by se horizonty událostí spojily, aby se černé díry znovu rozdělily, jejich části by se musely pohybovat „od středu“ (nebo od jednoho z center), což není možné.

Všechno výše uvedené je přibližně stejně „přísné“ jako „vysvětlování“ obecné relativity ocelovými kuličkami na gumovém plechu. Je to jen metafora.

Podrobněji viz článek Stephena Hawkinga:

Černé díry v obecné relativitě

Jak čas roste, mohou se černé díry spojovat dohromady a nové černé díry mohou být vytvářeny dalšími kolabujícími těly, ale černá díra se nikdy nemůže rozdvojit. (strana 156)

EDIT : Horizonty událostí se ve skutečnosti „jen nepřipínají“. Dokonale sférické horizonty událostí jsou teoretická abstrakce (nerotující černá díra v jinak prázdném vesmíru). Ve skutečnosti cokoli poblíž BH deformuje horizont událostí, který se bude „natahovat“ směrem k této hmotě. Pokud se jedná o malou hmotu, účinek je zanedbatelný.

Pokud se však dvě černé díry přiblíží k sobě, EH se stanou vejčitými, jako by se navzájem pokoušely dotknout. Pokud jsou dostatečně blízko, nakonec se mezi nimi vytvoří velmi úzký most a EH se spojí. V tu chvíli je nařízeno úplné sloučení a bude probíhat s absolutní jistotou, dokud nebude dokončeno. Nic to nemůže zastavit.

Podívejte se na tuto odpověď:

Jsou černé díry sférické během fúze?

co by se stalo s touto neuvěřitelnou hybností každé jiné černé díry?

Výsledná černá díra po sloučení bude mít sakra hodně rotace, pokud kolize není dokonale čelní. Jakákoli energie nemůže být naplněna do rotace, bude pravděpodobně vyzařována pryč jako gravitační vlny (jak již uvedli ostatní v komentářích k vaší otázce).

Pokud se oba EH dotknou, středy černých děr stále nejsou uvnitř vzájemného horizontu událostí. V závislosti na jejich velikosti mohou být centra vzdálena docela dost daleko od horizontu událostí toho druhého ... takže určitě, pokud jedou dostatečně rychle, mohou uniknout i po sloučení horizontů událostí?
Například na tomto obrázku: https://i.stack.imgur.com/Kgkhy.png - Pokud by každá černá díra cestovala opačným směrem při 0,999 ° C, byla by zde určitě centra schopna uniknout z druhého horizontu událostí? A jako další otázka: nebyla by v překrývající se oblasti oblast, která * nebyla * součástí žádného horizontu událostí, kvůli gravitačním polím obou černých děr, které se „rušily“?
@Rob Střed není privilegovaný. Zapomeňte na centrum. Jakmile byl most vytvořen, je to pro všechny záměry a účely jedna černá díra. Neexistuje žádné „překrytí“, váš obraz je špatný - tyto dvě entity se již spojily, existuje jediný horizont událostí, ne dva (viz odpověď, kterou jsem propojil na konci). A nemůžete rozdělit bloky mimo horizont událostí, bez ohledu na to, co děláte. Zapomeňte na 0,999c, to není nic. Většina lidí si neuvědomuje, jak skutečně zakódovaný je časoprostor v horizontu událostí. Ve skutečnosti neexistuje žádná cesta ven, nejde o řeč.
Myslím, že v mé hlavě je těžké smířit se s tím, že pokud singularita (za předpokladu, že se celá hmota nachází v jednom bodě) nepřekročí jiný horizont událostí - proč by neměla být schopna uniknout? Chápu, že se horizonty událostí slučují, ale když si myslíme, že * dvě * singularity (určitě se nespojí okamžitě?), Které mají svůj vlastní poloměr schwarzschildů, proč by jejich křižovatky měly znamenat zkázu pro jejich jednotlivé singularity? Pokud by slunce částečně překročilo horizont událostí, představoval bych si, že bude navždy uvězněna pouze ta část slunce, která překročila horizont událostí
@Rob Vypadá to, že váš mentální model má v podstatě hmotu a horizont událostí, které mají místa ve vesmíru stejně jako normální objekty. Tak to není. Singularita i horizont událostí jsou aspekty extrémně zakřiveného časoprostoru a jejich chování lze pochopit, dokonce přibližně, v tomto zakřiveném časoprostoru. Podívejte se na https://www.youtube.com/user/SXSCollaboration pro některé simulace, které to berou v úvahu
Zajímavý. Horizonty událostí ve tvaru vejce jsou docela neintuitivní. Myslel bych si, že prostor uprostřed mezi dvěma stejně silnými atraktory by umožnil jakékoli hmotě cestující kolmo uniknout s lehkostí, tj. Horizonty událostí by se navzájem odpuzovaly a byly by rozmačkané. Proč je tomu naopak?
Nerozumím této odpovědi. Pokud se dotknou dva horizonty událostí, není tam nic, co by je mohlo chytit. Protínají se příliš virtuální hranice. Myslel jsem, že jediná věc, která se počítá, je, když jedna z * černé díry * je * v EH druhé černé díry. Stejně jako: https://i.imgur.com/Zsj3two.png
@Fax https: // images.vice.com / motherboard / content-images / article / no-id / 1461736705855188.jpg dává trochu nápadu. Každá černá díra je oblastí s velmi nízkým gravitačním potenciálem. Jejich kombinovaný účinek činí potenciál nízký v oblasti mezi nimi.
@Rob Zvýšení relativní rychlosti BH jim nepomůže uniknout jeden druhému. Ve skutečnosti to má opačný účinek. Zdrojem gravitačního pole v rovnicích Einsteinova pole GR je [tensor-energy-momentum hybnosti] (https://en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80 % 93energy_tensor). Takže další KE a hybnost zvyšuje gravitaci v oblasti, kde se BH setkávají.
@Guimoute Černé díry nejsou plné hmoty, jak ukazuje váš diagram. GR říká, že jakákoli hmota uvnitř EH (horizont událostí) * musí * rychle spadnout do středu BH, a jakmile překročí EH, je kauzálně odpojena od vnějšího vesmíru. (Nevíme * přesně *, co se děje v samém jádru BH, potřebujeme k tomu vlastní teorii kvantové gravitace). Musíme tedy vzít v úvahu pouze gravitační pole * mimo * EH. Viz část [Jak se gravitace dostane z černé díry?] (Http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/black_gravity.html)
@Fax Oblasti ve tvaru vejce brání také tomu, aby věci opustily. Cokoli, co se „pohybuje kolmo“ na „hranici“ mezi dvěma černými dírami, stále potřebuje dostatek hybnosti k překonání * kombinované * gravitace, která ji táhne zpět k Lagrangeovskému bodu mezi dvěma černými dírami (pamatujte, musíte bojovat proti * oběma, * i kdybys mohl uniknout, kdyby tam byl jen jeden). Pokud úniková rychlost * v Lagrangeově bodě * překročí rychlost světla, pak je Lagrangeův bod sám uvnitř kombinovaného horizontu událostí a černé díry se spojí.
@Draco18s Znamená to, že teoreticky by se něco pohybující se tímto přesným směrem (bylo by to prakticky nemožné, protože těžiště dvou černých děr není stacionární) stalo třetí černou dírou uprostřed těžiště dvou černých děr , což nakonec způsobí sloučení tří černých děr současně?
@Paulpro Ne, to je bod, kde se „most“ mezi dvěma vejcovitými výčnělky z původních dvou černých děr dotýká a kombinuje jejich horizont událostí a stává se „jednou“ černou dírou.
@Draco18s a SteveLinton - oběma moc děkuji. Vysvětlení bodu lagrange mezi otvory a obrazem mi nakonec udělalo toto „kliknutí“!
@PM2Ring rychle? Podle koho, konkrétně kde. : P
@Aron Podle správného času nastupující hmoty. To znamená, že pokud jsou uvnitř EH nezničitelné hodiny, nebudou dlouho tikat, než se dostanou do středu BH.
Komentáře nejsou určeny pro rozšířenou diskusi; tato konverzace byla [přesunuta do chatu] (https://chat.stackexchange.com/rooms/95421/discussion-on-answer-by-florin-andrei-if-two-black-hole-event-horizons-overlap) .
@Rob Další způsob pohledu na problém spojování: Ve zjednodušeném světě je zachycený prostor zcela prázdný, ale ve skutečném světě je jisté, že obsahuje částice (pokud do vás nic neklesá, stále máte virtuální částice.) Představte si jednu částici v překrytí zóna. Je to součást A a nikdy ji nelze odtáhnout. Je také součástí B a nikdy se nedá odtáhnout. Máte skutečný světový příklad nekonečně silného předmětu - ani trhnutí, díky němuž Hvězda smrti vypadá jako svíčka, ji nemůže zlomit.
@LorenPechtel To je skutečně * fascinující * vysvětlení - v podstatě i jediná virtuální částice zachycená v překrytí dvou horizontů událostí by byla dostatečným pevným bodem svého druhu, aby „lasovala“ obě černé díry a neodvolatelně je spojila dohromady. Není to interakce čehokoli, co bychom normálně považovali za „skutečné“ (hmota, energie atd.), Ale spíš jako by se obě díry zachytily o samotný překrývající se časoprostor.
@Michael K dokončení fúze po jejím spuštění není potřeba žádná částice. Všechny výše uvedené jsou pouze intuitivní modely.
Můžete vysvětlit, jak se do toho zapařuje? Pokud se černé díry zmenšují - a malé se zmenšují rychle - nemohly by se zmenšit? Částice zachycené v obou by byly zničeny nebo by šly všude, kde je vše ostatní v černé díře, když by se odpařily.
Čistší podrobnosti o tom, proč dotykové EH spojují obě černé díry do jedné černé díry, mohou pomoci snáze pochopit tuto odpověď. - IE, proč je považován za jeden EH, jakmile se dostatečně deformují na „dotek“, spíše než jeden EH, kde se něco dostane do Blackhole A, EH, kde se něco dostane do BH-B, a za „překrývající se zónu“ obou EH kde se „pravděpodobně stávají extrémně podivné věci…“ | Může dojít ke zmatku z uvažování jako „EH je„ oblast vesmíru “a černé díry se mohou zmenšovat, což naznačuje, že * vesmír * může„ uniknout “černé díře, tak proč nemůže jeden EH„ uniknout “jinému EH?“
@TheLuckless Třída relativity na univerzitní úrovni by poskytla definitivní odpovědi na všechny tyto otázky a další. A to by byly pravdivé odpovědi, ne pop-sci metafory.


ⓘ
Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 4.0, pod kterou je distribuován.
Loading...