I buchi neri sono sferici durante la fusione?

Ho pensato ai buchi neri, in particolare durante gli ultimi momenti prima che due si fondessero. Mi chiedo se i buchi neri, o immagino più specificamente i loro orizzonti di eventi, siano sempre sferici. Mi sembra che nei momenti precedenti due si fonderanno, i rispettivi orizzonti degli eventi si allungheranno, un po 'come il modo in cui la Luna provoca le maree del nostro oceano. Ho disegnato un diagramma (scarso) di come penso possano apparire. Notare come gli orizzonti degli eventi siano più vicini alla singolarità sul lato interno, questo perché la gravità di ciascun buco nero è in opposizione. Gli orizzonti degli eventi sono più lontani dalla singolarità sul lato esterno perché si aggiunge la gravità di ciascun buco nero.

black-hole gravity

— Ryan_L
fonte

Rilevante se non un duplicato esatto è l'ultimo punto di astronomy.stackexchange.com/questions/28610/…

— Steve Linton

Un problema con questa domanda è che, per definizione, un buco nero è un luogo in cui lo spazio e il tempo sono piuttosto distorti e le cose generalmente accadono piuttosto rapidamente. Quindi, semplicemente chiedere in che forma sono gli orizzonti degli eventi in un determinato momento non è davvero una domanda ben definita. Definire quali eventi stanno accadendo allo stesso tempo è un processo un po 'arbitrario a seconda dell'osservatore, mentre la definizione di "forma" richiede significativamente un po' di geometria differenziale. Le simulazioni SXS ( black-holes.org ) fanno un tentativo e puoi leggere i loro articoli per i dettagli.

— Steve Linton,

Anche i singoli buchi neri che hanno un momento angolare diverso da zero (che "ruotano") hanno "forme" non sferiche .

— StephenG

Risposte:

Non c'è bisogno di indovinare. C'è una solida ricerca fatta in questo campo. Anche Wikipedia ha alcune informazioni:

Quando due buchi neri si avvicinano, una forma di "becco d'anatra" sporge da ciascuno dei due orizzonti degli eventi verso l'altro. Questa sporgenza si estende più a lungo e più stretta fino a quando non incontra la sporgenza dall'altro buco nero. A questo punto l'orizzonte degli eventi ha una forma a X molto stretta nel punto di incontro. Le sporgenze sono disegnate in un filo sottile. Il punto di incontro si espande in una connessione approssimativamente cilindrica chiamata ponte.

https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_black_hole#Shape

Esistono documenti di ricerca con immagini che mostrano i risultati dei calcoli della forma degli orizzonti degli eventi durante la fusione. Ecco un esempio:

L'immagine sopra è presa da questo documento:

Orizzonti toroidali in Inspirals binari del buco nero

Esaminiamo la struttura dell'orizzonte degli eventi per simulazioni numeriche di due buchi neri che iniziano in un'orbita quasicircolare, inspiratoria e infine si fondono. Scopriamo che la sezione trasversale spaziale dell'orizzonte degli eventi unito ha una topologia sferica (al limite della nostra risoluzione), nonostante l'aspettativa che le fusioni binarie generiche del buco nero in assenza di simmetrie dovrebbero tradursi in un orizzonte degli eventi che ha brevemente una croce toroidale sezione.

— Florin Andrei
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+1 Belle immagini. Apprezzo il modo in cui gli assi xyz negli angoli non contribuiscono assolutamente a nulla.

@ user28113 Le coordinate hanno senso nel contesto della simulazione descritta nel documento. Questi sono i risultati effettivi dell'analisi numerica, non "l'impressione di un artista" del fenomeno.

— Florin Andrei,

@WhitePrime I buchi neri sono fondamentalmente solo spaziotempo fortemente distorto. Alla singolarità la nostra matematica esplode, quindi è inutile parlarne molto. L'orizzonte degli eventi è il confine in cui le cose si differenziano in molti modi, ma non è una linea tracciata nella sabbia, né è un "oggetto solido". È più simile all'equatore: sai che è lì, puoi misurarlo e calcolarlo, ma non c'è una linea bianca sul terreno che dice "Equatore". La forma dell'orizzonte degli eventi è influenzata dalla rotazione, da altri corpi massicci nelle vicinanze, ecc. Sarebbe sferico per un buco nero statico e isolato.

— Florin Andrei,

@WhitePrime Lo fanno, sì. Ma le palle di gomma non sono le uniche cose che possono "oscillare". Lo spaziotempo stesso può oscillare. Le particelle in una trappola magnetica potrebbero traballare. Interi universi potrebbero oscillare se le condizioni fossero giuste. "Wobbling" significa semplicemente che c'è una forza che si oppone a una deformazione, e riporta il sistema al punto iniziale, ma si supera e si deforma nella direzione opposta, quindi viene riportato di nuovo, ecc. Molte cose possono farlo.

— Florin Andrei,

Gli anelli di fumo quadrati oscillano. Per quanto riguarda il confine che si chiama orizzonte degli eventi, è semplicemente la delimitazione di una regione dello spazio all'interno della quale noi, essendo all'esterno, non possiamo assegnare un "quando" a qualsiasi evento che si verifica all'interno. Le cose accadono lì dentro, ma dovremmo aspettare un tempo infinito per vederle.

— Draco18s

Dalla domanda Cosa può essere appreso o annotato in questo video di LIGO Orrery? possiamo guardare il video LIGO Orrery (che è stato ispirato dal strabiliante Kepler Orrery IV ).

Ho fatto una piccola GIF di bassa qualità dalle schermate qui, il video è molto più interessante.

È stato difficile essere sicuri di ciò che è esattamente rappresentato come indicato in questa risposta, ma è probabile che le superfici raffigurino qualcosa almeno un po 'come un orizzonte degli eventi.

LIGO Orrery

— Uh Oh
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