Ein kleines Schwarzes Loch nähert sich asymptotisch dem Ereignishorizont eines großen Schwarzen Lochs. Scheint es dort eingefroren zu sein oder scheint es zu verschmelzen?

Auf dieser Seite werden derzeit zwei Szenarien beschrieben:

  1. Zwei Schwarze Löcher verschmelzen in endlicher Zeit

    In jeder vernünftigen Bedeutung des Begriffs Verschmelzen verschmelzen die beiden Schwarzen Löcher tatsächlich in einer endlichen und sehr kurzen Zeit.

    Schwarze Löcher verschmelzen also tatsächlich! In 1/5 Sekunde - Wie?

  2. Alles, was in den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs fällt, scheint dort eingefroren zu sein

    Tatsächlich kann nichts unter den Horizont gelangen. Das Material in der Nähe des Ereignishorizonts bewegt sich nach außen, wenn der Radius des Schwarzen Lochs zunimmt. Noch mehr bei jeglichen Deformationen des Schwarzen Lochs wie Wellen auf seiner Oberfläche, den Gezeitendeformationen oder der Änderung der Rotationsgeschwindigkeit, alle Objekte, die nahe genug am Horizont sind, bleiben daran "hängen" und folgen allen Änderungen der Form des Schwarzen Lochs.

    Wie kann aus der Sicht eines außenstehenden Beobachters jemals etwas in ein Schwarzes Loch fallen?

Im Grunde genommen sagt das erste, dass zwei Schwarze Löcher aus der Sicht eines externen Beobachters in einer endlichen Zeit verschmelzen werden (tatsächlich haben wir Verschmelzungen von Schwarzen Löchern und die von ihnen ausgehenden Gravitationswellen miterlebt), und das zweite sagt, dass alles, was sich dem nähert Horizont wird daran haften bleiben (scheinen dort eingefroren zu sein).

Jetzt kann ich das nicht auflösen, denn wenn sich ein kleines Schwarzes Loch einem größeren Schwarzen Loch nähert, dann sollten sie scheinbar in einer endlichen Zeit verschmelzen, aber das kleine Schwarze Loch sollte am Ereignishorizont des größeren eingefroren sein. Diese beiden Szenarien können nicht gleichzeitig passieren. Wir sollten entweder sehen, wie die Löcher verschmelzen und in endlicher Zeit einen gemeinsamen Horizont schaffen, oder wir sollten sehen, wie das kleine schwarze Loch am Ereignishorizont des größeren eingefroren wird. Ich verstehe, dass Schwarze Löcher schwarz sind, aber sie haben Photonenkugeln und Akkretionsscheiben, also sollte die Verschmelzung oder der eingefrorene Zustand klar unterscheidbar sein.

Welche werden wir beobachten? Eine Verschmelzung oder ein kleineres schwarzes Loch, das am Ereignishorizont des größeren eingefroren ist?

Ein kleines Schwarzes Loch nähert sich asymptotisch dem Ereignishorizont eines großen Schwarzen Lochs. Scheint es dort eingefroren zu sein oder scheint es zu verschmelzen?

Antworten (3)

Das sind zwei verschiedene Situationen.

Wenn ein gewöhnliches Objekt in ein Schwarzes Loch fällt, krümmt das Schwarze Loch die Raumzeit. Es wird angenommen, dass das Objekt die Raumzeit nicht krümmt. Eine typische Lösung ist durch die Schwarzschild-Metrik gegeben. Bei dieser Lösung benötigt das Objekt aus Sicht eines entfernten Beobachters eine unendliche Zeit, um den Ereignishorizont zu erreichen.

Wenn ein kleines schwarzes Loch hineingeworfen wird, krümmen beide Objekte die Raumzeit. Das kleine schwarze Loch wird dem großen Ereignishorizont nicht beliebig nahe kommen, ohne ihn zu stören. Die Metrik zwischen den Schwarzen Löchern wird durch die Schwarzschild-Metrik nicht gut beschrieben. Sie werden fusionieren.

Vielen Dank! "Das Schwarze Loch krümmt die Raumzeit. Eine typische Lösung wird durch die Shwarzchild-Metrik gegeben. Das Objekt nicht." Meinen Sie damit, dass das Objekt die Raumzeit nur sehr wenig (relativ) krümmt? Ich glaube alles mit Stress-Energie-Kurven Raumzeit.
@ÁrpádSzendrei Ich denke, dass sich das Objekt hier auf ein Testteilchen bezieht, von dem angenommen wird, dass es die Raumzeit nicht krümmt.
@ÁrpádSzendrei Ja, zu wenig, um einen Unterschied zu machen. Gute Antwort +1
Das beantwortet die Frage nicht richtig. In dieser Situation gibt es keinen sinnvollen Unterschied zwischen einem Testteilchen und einem massiven Objekt. Beide scheinen am Horizont einzufrieren.
Dies berücksichtigt nicht die Rotverschiebung und das anschließende Versagen der Annäherung der geometrischen Optik für das durch den Horizont fallende Objekt. Realistisch gesehen wird ein entfernter Beobachter das "Objekt erstarren am Horizont" nicht sehen, er wird sehen, wie das Objekt in Sekundenbruchteilen schnell verblasst und aus dem Blickfeld verschwindet (dieselbe Zeitskala wie die Verschmelzung dauert).
@mmeent Und doch, wenn ein fallendes Teilchen elastisch mit einem schweren Objekt kollidiert, das kurzzeitig in der Nähe des Horizonts schwebt, würde das Teilchen auch nach längerer Zeit zurückkommen, ein kleines schwarzes Loch jedoch nicht.
@safesphere Wenn Sie einen Weg finden, ein Schwarzes Loch von etwas abzuprallen, wird es vollständig zurückkommen
@JohnDvorak Das wird es nicht, weil die Horizonte in Sekunden der Koordinatenzeit verschmelzen. Wenn ein gewöhnliches Objekt fällt, überquert es niemals den Horizont in unseren Koordinaten, also kann es konzeptionell immer zurückkehren. Ein Schwarzes Loch "überquert" (verschmilzt) den Horizont eines anderen Schwarzen Lochs schnell, so dass es im Prinzip nicht zurückkehren kann.

Sie sollten "am Horizont eingefroren" nicht so verstehen, dass ein ausgedehnter Körper einzufrieren scheint, sobald sein vorderes Ende den Horizont erreicht, und seine Form behält. Vielmehr scheint die Vorderseite einzufrieren, wenn sie sich dem Horizont nähert, und die Rückseite scheint ebenfalls einzufrieren, wenn sie sich dem Horizont nähert, sodass das Objekt am Horizont abgeflacht zu sein scheint (Lorentz zog sich zusammen, wenn Sie so wollen; das ist ziemlich treffend Analogie, da das Objekt auch rotverschoben erscheint, als würde es sich schnell entfernen). Dabei erweitert sich der Ereignishorizont um einen Betrag, der der Masse des einfallenden Objekts entspricht. Diese beginnt als Wölbung an der Stelle des einfallenden Objekts, flacht aber auch schnell ab.

Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, passiert im Wesentlichen dasselbe. Wenn das kleinere Loch hell genug leuchten würde, um gesehen zu werden, würden Sie es wie ein Pfannkuchen am Horizont sehen und sich bis zur Unsichtbarkeit rotverschieben, ähnlich wie ein gewöhnliches Objekt der gleichen Größe und Temperatur. Der Ereignishorizont des kleineren Lochs wird zu einer Ausbuchtung im Horizont des kombinierten Lochs, die dann abflacht.

Vielen Dank! Der Grund, warum ich frage, ist, dass es vorgeschlagene Animationen von zwei Löchern gibt, die sich dort verschmelzen, wo sich die beiden Ereignishorizonte verformen und verbinden. Aber Sie sagen, wenn ich das richtig verstehe, dass das kleinere Loch nur abgeflacht und unsichtbar wird?
" Wenn das kleinere Loch hell genug glühen würde, um gesehen zu werden, würden Sie es wie ein Pfannkuchen am Horizont und eine Rotverschiebung zur Unsichtbarkeit sehen, ähnlich wie ein gewöhnliches Objekt der gleichen Größe und Temperatur." - Das ist falsch. Ein kleines Schwarzes Loch ist bereits unendlich rotverschoben, sodass die Tatsache, dass es sich einem großen Schwarzen Loch nähert, die Rotverschiebung nicht beeinflusst. Außerdem wird das kleine schwarze Loch nicht abgeflacht. Die numerische Gravitation zeigt das Gegenteil – die Horizonte beider Schwarzer Löcher dehnen sich aus und ragen aufeinander zu, bis sie sich wie zwei Seifenblasen vereinen: youtube.com/watch?v=Y1M-AbWIlVQ
@ÁrpádSzendrei Die Simulationen sind korrekt und entsprechen dem, was ich in der Antwort gesagt habe. Ich habe ein bisschen mehr dazu hinzugefügt.

Ich möchte eine weitere Antwort hinzufügen, die dies auf andere Weise erreicht. Ich bin mir dieser Antwort nicht ganz sicher. Wenn jemand Korrekturen hat, würde ich gerne davon hören.

Angenommen, zwei Schwarze Löcher nähern sich einander und frieren an Ort und Stelle ein, ohne tatsächlich zu verschmelzen, wie in Nathaniels Antwort auf Wie kann jemals etwas in ein Schwarzes Loch fallen, wie es von einem externen Beobachter aus gesehen wird? .

Dies ist keine kugelsymmetrische Materieverteilung. Wir sollten ein asymmetrisches Gravitationsfeld sehen. Wenn sich das Paar dreht, sollten wir sehen, dass weiterhin Gravitationswellen emittiert werden. Wir sollten Oszillationen in den Positionen von Hintergrundsternen sehen. Wir sollten interessante Effekte in jeder Akkretionsscheibe sehen.

Ein kleines Schwarzes Loch nähert sich asymptotisch dem Ereignishorizont eines großen Schwarzen Lochs. Scheint es dort eingefroren zu sein oder scheint es zu verschmelzen?
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