Pytanie:
Czołowe zderzenie dwóch czarnych dziur
KGlasier
2019-06-27 19:42:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zainspirowany Jeśli dwa horyzonty zdarzeń czarnych dziur nakładają się na siebie (dotyk), czy mogą się kiedykolwiek ponownie rozdzielić?, zastanawiałem się, co by się stało, gdyby dwie czarne dziury zderzyły się ze sobą w czołowym zderzeniu.

W tym modelu są dwie czarne dziury na płaszczyźnie kartezjańskiej 3D. Każda czarna dziura ma masę 1 miliarda mas Słońca i obie osiągają 0,9c. Poruszają się po osi z w przeciwnych kierunkach.

Jeśli obie czarne dziury nie wirują, jedna porusza się w dodatnim z, a druga w ujemnym z i zderza się na początku idealnej głowy - jaki byłby wynik w przypadku kolizji?

Ile czasu zajmie pełne połączenie i jaki byłby wynikowy spin? Czy wystąpiłaby duża fala energii grawitacyjnej lub inna emisja?

Nie wierzę, że jest to duplikat Czy LIGO wykryje zderzenie czołowe?, zgodnie z sugestią autor: @John Rennie lub @uhoh beucase. Bardziej pytam, jaki jest wpływ na same BH i jakiego rodzaju emisje są z tym związane. Niekoniecznie wykrywalne przez LIGO.

Nie będzie spinu - moment impulsowy zachowuje się również w GR. Wystąpiłaby emisja fal grawitacyjnych, choć znacznie mniejsza i o bardzo innej charakterystyce niż obecnie obserwowane. Czas pełnego scalenia będzie można obliczyć na podstawie swobodnego spadku GR.
Dlaczego miałby być znacznie mniejszy @peterh? Gdyby dwa BH poruszały się w przeciwnych biegunach w zderzeniu czołowym, czy nie byłoby dużej fali, ponieważ cały ten pęd po prostu ... się zatrzymuje? Gdzieś musiałoby nastąpić uwolnienie energii.
Nie. Czarne dziury są modelowane jako masy punktowe z horyzontem zdarzeń wokół nich. Fale grawitacyjne pochodzą z horyzontów zdarzeń, a dokładniej z przestrzeni wokół horyzontów zdarzeń. Nikt nie wie, co się stanie, jeśli upadną masy punktowe, ponieważ obecna nauka kończy się znacznie wcześniej. Wiadomo, jakie są znane prawa zachowania GR. Te nie przewidują bardzo dużych rzeczy. Jednak jestem tylko wykształconym laikiem. Miejmy nadzieję, że profesjonalista przedstawi również bardziej przekonujące argumenty.
W fizyce Newtona pęd liniowy jest wektorem, ma wielkość i kierunek, więc połączony pęd dwóch ciał o równych i przeciwnych momentach wynosi zero. W ogólnej teorii względności pęd jest włączony do [tensora energii naprężenia] (https://en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80%93energy_tensor), a matematyka jest bardziej skomplikowana, ale nadal jest możliwa anulować.
Cześć @KGlasier, czy możesz spojrzeć na wszystkie odpowiedzi na pytanie [Czy LIGO wykryje zderzenie czołowe?] (Https://astronomy.stackexchange.com/questions/26465/would-ligo-detect-head-on-collision) i wspomnij, czy są tam jakieś aspekty Twojego pytania, na które nie ma odpowiedzi? Dzięki!
Jeden odpowiedź:
Steve Linton
2019-06-27 20:05:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Cóż, obrót jest łatwy. Twój system ma zerowy moment pędu, więc spin będzie wynosił zero.

Myślę, że nie będzie też promieniowania grawitacyjnego. z nieco technicznego powodu, że fale grawitacyjne pochodzą tylko ze zmian momentu kwadrupolowego układu, aw waszym układzie moment kwadrupolowy jest zawsze równy zero.

Więc wszystko trafia do ostatniej czarnej dziury, która będzie miała masę około 4,6 miliarda mas Słońca, pochodzącą z masy dwóch zderzających się dziur i ich energii kinetycznej.

I ' Nie jestem pewien, jak długo potrwa fuzja, ale będzie to porównywalne z zaangażowanymi promieniami Schwarzschilda, podzielonymi przez $ c $ , czyli około trzech godzin (jak widać odległy obserwator).

Czyli energia kinetyczna może w końcu dodać więcej niż podwoić ich łączną masę, zamiast cokolwiek wypromieniowywać? Czy to oznacza, że ​​teoretycznie nigdy nie bylibyśmy w stanie wykryć, czy wydarzyło się to poza być może zobaczeniem wpływu większej czarnej dziury na jej otoczenie?
@KGlasier Myślę, że to prawda. Warto zauważyć, że ten scenariusz jest nierealny na co najmniej trzech poziomach: mniej więcej wszystkie czarne dziury wirują; jest mało prawdopodobne, że zderzałyby się dokładnie czołowo, a nie nieco przesunięte; a supermasywne czarne dziury normalnie nie poruszają się z prędkością 0,9 ° C w stosunku do niczego innego.
Nie jestem do końca pewien, czy nie będzie fal grawitacyjnych, ale nie mam umiejętności wykonania niezbędnych obliczeń. To prawda, jest to zderzenie idealnie w linii prostej, ale w ostatnich chwilach ich względna prędkość będzie duża, BH podróżują w zakrzywionej czasoprzestrzeni i zmieniają tę krzywiznę, gdy zbliżają się do siebie. A interakcja nie jest sferycznie symetryczna.
@PM2Ring też nie jestem pewien, ale myślę, że symetria cylindryczna wystarczy, aby stłumić promieniowanie grawitacyjne.
Ok. Połączony cel podwójny mówi, że wytwarzanie fal grawitacyjnych byłoby małe i dość prosty impuls, chociaż w tej kwestii kwestia spinu (lub jego braku) nie została poruszona.


ⓘ
To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...