Könnte die Verschmelzung zweier rotierender Schwarzer Löcher ein weiteres erzeugen, das die Rotationsgeschwindigkeitsbegrenzung durchbricht?

Die einfache Antwort lautet: Nein, Schwarze Löcher können nicht mit einem Spin, der größer als der maximal zulässige Spin ist, zu einem neuen Schwarzen Loch verschmelzen. Der Grund dafür ist, dass eine solche Handlung dazu führen würde, dass das Schwarze Loch uns eine „ nackte Singularität “ zeigt. Schwarze Löcher haben einen Ereignishorizont, der ihre Singularität vor der Beobachtung durch das äußere Universum schützt. Wenn sie sich schneller drehen, schrumpft dieser Ereignishorizont. Irgendwann verschwindet es vollständig, wodurch die Singularität "nackt" und für das Universum beobachtbar wird. Einige glauben, dass sich keine nackten Singularitäten bilden können, hauptsächlich weil Kausalität und Physik zusammenbrechen würden, wenn dies möglich wäre. Dieses Konzept ist als kosmische Zensurhypothese bekannt .

Ich habe eine Aussage zu diesem Thema in Numerical Relativity: Solving Einstein's Equations on the Computer gefunden , die ich für relevant halte (Hervorhebung von mir).

Spins von Schwarzen Löchern, die mit dem orbitalen Drehimpuls ausgerichtet sind, erhöhen den Gesamtdrehimpuls der Binärdatei. Wenn dieser Gesamtdrehimpuls den maximalen Drehimpuls eines Kerr-Schwarzen Lochs überschreitet, kann die Binärdatei nicht verschmelzen, bis eine ausreichende Menge an Drehimpuls abgestrahlt wurde . Ganz allgemein erwarten wir, dass Binärdateien mit Spins von Schwarzen Löchern, die mit dem orbitalen Drehimpuls ausgerichtet sind, langsamer verschmelzen als Binärdateien mit Spins, die anti-ausgerichtet sind. Dieser Effekt, der manchmal als "Orbital Hang-up" bezeichnet wird, wurde mit numerischen Simulationen untersucht.

Eine solche numerische Simulation untersuchte ausgerichtete und antiausgerichtete Verschmelzungen und stellte fest, dass die ausgerichteten Schwarzen Löcher viel länger brauchten, um zu verschmelzen, und mehr Energie in Form von Gravitationswellen abstrahlten, bevor sie verschmolzen.

Es gibt noch eine andere Möglichkeit, etwas von diesem Drehimpuls zu verbrennen. Wenn sich drehende Schwarze Löcher verschmelzen, erfahren sie einen „Kick“ in ihrem linearen Impuls. Mit anderen Worten, sie beschleunigen sich plötzlich in ihrer Bewegung durch den Raum. Dieser Kick ist das Ergebnis der Umwandlung einiger Orbital- und Spin-Impulse der beiden unterschiedlichen Schwarzen Löcher in den linearen Impuls des verschmolzenen Schwarzen Lochs. Ich zitiere das gleiche Buch wie oben in Bezug auf diese Kicks:

Die meisten der anfänglichen Berechnungen konzentrierten sich auf Spins von Schwarzen Löchern, die mit dem orbitalen Drehimpuls ausgerichtet oder anti-ausgerichtet sind. Die resultierenden Tritte haben eine Größenordnung von mehreren hundert km/s und übersteigen leicht den maximalen Tritt von etwa 175 km/s, der für nicht rotierende schwarze Löcher gefunden wurde.

Zusammenfassend können zwei sich drehende Schwarze Löcher nicht zu einem Schwarzen Loch verschmelzen, das sich schneller dreht als die maximale Rotation. Gravitationswellen und der "Kick" des linearen Impulses spielen eine wichtige Rolle dabei, binären Schwarzen Löchern dabei zu helfen, Spinenergie zu verlieren, sodass das verschmolzene Schwarze Loch eine maximale Rotation nicht überschreitet.

Ich denke, die wirklich interessante Frage, die gestellt werden sollte, lautet: Woher wissen zwei Schwarze Löcher, bevor sie verschmelzen, dass ihre Verschmelzung nicht stattfinden kann, da dies die Hypothese der kosmischen Zensur verletzen würde? Woher wissen sie, dass sie zusätzliche Energie abstrahlen müssen, bevor sie verschmelzen können? Was ist der Mechanismus, der sie daran hindert, sich zu verschmelzen? Nur die Zeit kann es jetzt sagen.

Ich glaube, dass der orbitale Drehimpuls im Verlauf der Verschmelzung in Gravitationswellen abstrahlen müsste. Ich weiß nicht, ob ein Teil des Drehimpulses des Spins auch abstrahlen würde oder ob Sie immer noch ein maximal rotierendes Schwarzes Loch haben würden. Das ist wahrscheinlich eine zu starke Vereinfachung, man sollte allem anderen als einer vollständigen Berechnung skeptisch gegenüberstehen. Beachten Sie zum Beispiel, dass wir die kinetische Energie der Umlaufbahn nicht übersehen möchten, wenn wir die Masse-Energie des Systems berechnen. Wenn also ein Teil dieser Masse-Energie in der endgültigen Masse des Schwarzen Lochs endet, scheint es nicht so zu sein nicht mehr maximal drehen. Obwohl ich also keine Berechnung anführe, sage ich zwei Dinge: 1) Der Zerfall der Umlaufbahn wird Gravitationswellen erzeugen, die den Drehimpuls wegtragen könnten, und 2) die Umlaufbahnenergie zählt als Masse-Energie für das ultimative Schwarze Loch.