Gelten Roche-Grenzwerte für Schwarze Löcher?

Stellen Sie sich das Schwarze Loch A vor, ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. Es umkreist das Schwarze Loch B, ein viel weniger massives Schwarzes Loch.

Wenn ein vorbeifliegender Körper die Umlaufbahn des Schwarzen Lochs B so verändern würde, dass er in die Roche-Grenze des Schwarzen Lochs A fällt, was würde dann mit dem Schwarzen Loch B passieren?

Wenn es sich in einen Ring verwandeln würde, würde sich die Materie des Schwarzen Lochs wieder aufblähen, da es nicht unter einer so hohen Schwerkraft wäre? Reagieren Schwarze Löcher überhaupt auf Roche-Grenzwerte wie normale Materie?

Die Idee der Roche-Grenze gilt für Schwarze Löcher, wenn der Sekundärkörper kein Schwarzes Loch ist. Wenn sich zum Beispiel ein Asteroid einem Schwarzen Loch zu nahe nähert, wird es auseinandergerissen. Die Entfernung, in der dies geschieht, hängt mit dem Radius eines Körpers mit der Masse des Schwarzen Lochs und der Dichte des Asteroiden zusammen.

Antworten (4)

Die Roche-Grenze gilt, wenn ein kleinerer Körper, der durch seine eigene Eigengravitation zusammengehalten würde, sich im Gravitationsfeld eines anderen befindet, so dass die Gezeitenkräfte des letzteren stärker sind als die Eigengravitation des letzteren, wodurch der kleinere zerstört wird Karosserie.

Die gravitativen Gezeitenkräfte eines Schwarzen Lochs sind jedoch immer endlich, außer an der inneren Singularität. Dies ist ein Problem, da die Eigengravitation eines Schwarzen Lochs, im Sinne der Beschleunigung, die eine Masse benötigen würde, um auf ihrer Oberfläche stationär zu bleiben, unendlich ist 1 . Daher sollten wir nicht erwarten, dass ein großes Schwarzes Loch ein anderes durch gravitative Gezeitenkräfte zerstört.

Anders ausgedrückt, die Roche-Grenze tritt auf, wenn Partikel aus dem kleineren Körper ihnen entkommen können ... aber sie können dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nicht entkommen. Daher werden die Schwarzen Löcher entweder umkreisen oder verschmelzen, was in numerischen Simulationen passiert.

1 Es gibt ein separates Konzept der Oberflächengravitation eines Schwarzen Lochs, das im Wesentlichen durch den Gravitations-Zeitdilatationsfaktor neu skaliert und somit endlich gehalten wird.

Es ist anders. Schwarze Löcher sind keine Objekte wie Planeten oder Sterne. Vielmehr sind sie mächtige Verzerrungen der Raumzeit, die durch die Konzentration von Masse/Energie darin aufrechterhalten werden (die selbst dort durch die Raumzeitverzerrung gefangen gehalten wird – ein Teufelskreis, der nur langsam durch die Hawking-Strahlung unterbrochen wird). Als solche können sie nicht "auseinandergerissen" werden, da dort nichts auseinandergerissen werden kann - nur ein riesiges verzerrtes Gewirr von Raumzeit.

Stattdessen könnten zwei Schwarze Löcher verschmelzen, wenn sie sich nahe genug kommen und genug gegenseitige Umlaufbahnbewegung verlieren.

Schwarze Löcher verschmelzen

Das Ergebnis ist ein einzelnes, größeres Schwarzes Loch.

(Ja, das sollte ein Kommentar sein. Er ist aber zu groß.)

Um Sidneys Kommentar zu Ed Shayas Antwort anzusprechen:

Die Roche-Grenzgleichung kann ausgedrückt werden als

1.26 × R zweitrangig × Primär Sekundär 3

Da der Radius der Sekundärseite null ist und null mal alles null ist, ist die Roche-Grenze ebenfalls null.

Wenn man darüber nachdenkt, was das Roche-Limit wirklich bedeutet, versteht sich das von selbst. Die Roche-Grenze ist der Punkt, an dem die Primärwelle auf der Sekundärseite eine Flut erzeugt, die stärker ist als ihre eigene Schwerkraft. Gezeiten basieren auf der Tatsache, dass das Objekt zwar in einer bestimmten Entfernung ist, aber tatsächlich Raum einnimmt, Teile näher sind (die eine größere Anziehungskraft erfahren) und Teile weiter entfernt sind (die eine geringere Anziehungskraft erfahren). Das Schwarze Loch hat keinen Sinn das ist näher oder weiter, also gibt es keine Flut, also wird es nicht auseinandergerissen, auch wenn es keine Eigengravitation hätte.

Hier ist die verwendete Notation. Aus irgendeinem Grund sind die Informationen nicht in der Astronomie-Hilfe enthalten.
Ein Schwarzes Loch ist per Definition eine Region, die von einem Ereignishorizont umgeben ist. Es gibt also definitiv Punkte auf dem Schwarzen Loch, die näher oder weiter entfernt sind.
Aber es gibt nichts Besonderes am Ereignishorizont. Es ist nur der Punkt, an dem Licht nicht mehr entweichen kann. Die Sache steht im Mittelpunkt und bei der Roche-Grenze geht es darum, die Sache auseinander zu reißen.
@EdShaya Das Argument in dieser Antwort ist im Allgemeinen nicht stichhaltig, selbst wenn Sie "Schwarzes Loch" durch "Singularität" ersetzen. zB haben rotierende Schwarze Löcher eine räumlich ausgedehnte Singularität, die nicht (räumlich) punktförmig ist.
Wahr. Es wird angenommen, dass rotierende Schwarze Löcher eher einen Ring als einen Punkt bilden. Aber a) der Ring befindet sich innerhalb des Ereignishorizonts, sodass externe Beobachter nie sehen, was mit diesen Ringen passiert, und b) die Dichte entlang des Rings ist unendlich, sodass er immer noch schwer zu stören ist. Eine interessante Frage ist nun, was genau passiert, wenn zwei Materieringe unendlicher Dichte verschmelzen? Wie geht das nur weiter? Es ist interessant, auch wenn wir es nie wirklich sehen (und zurückmelden) können. Nun, es sei denn, Penrose (1969) liegt falsch in Bezug auf die kosmische Zensur nackter Singularitäten.
@EdShaya a) Genau deshalb ist es für die Frage nicht einmal relevant, also ist es seltsam, dass Sie es immer wieder ansprechen. b) das Kerr-Innere ist extrem instabil gegenüber Störungen, also nein. Es spielt keine Rolle, wie sehr die innere Struktur betroffen ist oder nicht, denn wenn alles hinter einem Ereignishorizont liegt, gibt es immer noch ein schwarzes Loch, und wenn es den Horizont verlässt, dann gibt es keinen Horizont. Daher ist die Existenz des Horizonts eine notwendige und hinreichende Bedingung für das Vorhandensein des Schwarzen Lochs, und die Struktur der Singularität ist ein vollständiger Ablenkungsmanöver für diese Frage.
@StanLiou Ich bin anderer Meinung - ich habe gesagt, dass es, da es sich um einen Punkt handelt, keine Flut geben würde und daher auch ohne seine eigene Schwerkraft nicht auseinanderfallen würde. Daher ist die Nicht-Punkt-Natur eines Kerr-Schwarzen Lochs relevant.
@LorenPechtel Entschuldigung, aber Sie sind verwirrt darüber, was ein Schwarzes Loch ist, dh was der Begriff bedeutet. Aber an dieser Stelle wiederhole ich mich noch einmal, also höre ich hier auf.
Diese Roche-Grenze wird anhand der Newtonschen Schwerkraft berechnet. Es ist nicht auf ein Paar Schwarze Löcher anwendbar.

Da die Dichte der Materie im Zentrum eines Schwarzen Lochs unendlich (oder fast so) ist, ist der Roche-Radius 0 (oder fast so). Zwei Schwarze Löcher im Orbit nähern sich spiralförmig an, weil sie Schwerewellen ausstrahlen und einen gemeinsamen Ereignishorizont bilden, ohne dass die Materie in ihren Zentren gestört wird.

Ist dies einfach eine Eigenschaft von Schwarzen Löchern oder impliziert dies, dass eine Roche-Grenze für einen Himmelskörper in Abhängigkeit von der Anziehungskraft des Körpers, mit dem er interagiert, variabel ist? Beispiel: Die Roche-Grenze der Sonne für Jupiter wäre anders als die Roche-Grenze der Sonne für die Erde.
"Die Dichte eines Schwarzen Lochs ist unendlich" - das ist einfach nicht wahr oder hängt zumindest von eigenartigen Interpretationen der Begriffe ab, die hier keine klare Relevanz haben.
Sobald ein Objekt auf seinen Schwarzschild-Radius komprimiert wurde, kollabiert es weiter, bis es zu einer Singularität wird. Die Dichte der Materie in einem Schwarzen Loch in GR ist unendlich, aber mit QM kann es einen Radius von seiner de Broglie-Wellenlänge oder so haben. Das Schwarze Loch, die Region innerhalb des Ereignishorizonts, ist also nur leerer Raum, abgesehen von einem fast punktförmigen Objekt in der Mitte.
@EdShaya, was Sie gerade gesagt haben, ist wahr (unter vernünftigen Annahmen über die Materie und außer dass es notwendigerweise punktuell ist), aber für die Frage nicht relevant. Ein Schwarzes Loch wird durch das Vorhandensein eines Ereignishorizonts definiert, der wiederum vom Verhalten der Testteilchen in der Region abhängt. Somit würde ein Schwarzes Loch durch die Schwerkraft eines anderen (ohne zu verschmelzen) zerstört werden, wann immer Testteilchen darin ins Unendliche entweichen könnten (dh es gäbe keinen Horizont mehr). Das passiert natürlich nicht, aber genau das würde die Zerstörung eines Schwarzen Lochs bedeuten. ...
Eine andere Möglichkeit, den Punkt zu veranschaulichen: Wenn Sie die relevanten Energiebedingungen verletzen, könnten Sie Schwarze Löcher ohne jegliche Singularitäten haben. Aber die Antwort in diesem völlig hypothetischen Fall wäre völlig dieselbe: Das andere Schwarze Loch würde nicht zerstört, weil sein Horizont nicht zerstört würde. Was tief im Inneren passiert, spielt für die Frage keine Rolle.
Gelten Roche-Grenzwerte für Schwarze Löcher?
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