Raumzeitgeometrie um zwei Schwarze Löcher

Die Bilder, die Sie oben haben, sind großartige Möglichkeiten, um die Verformung der Raumzeit durch eine Masse zu visualisieren, aber sie können irreführend sein. Ein Schwarzes Loch zum Beispiel ist nicht nur ein extrem tiefer Brunnen, sondern ein Punkt, an dem die Krümmung unendlich wird. Wenn Sie versuchen würden, sich vorzustellen, wie dies in den obigen Bildern aussehen würde, wäre es so, als würde man ein Loch in die Gummiplatte stechen oder sie nach unten ziehen, so dass sie eine unendliche Tiefe hat. Es gibt keine endliche „Tiefe“, die eine Gravitationsquelle haben muss, um plötzlich zu einem Schwarzen Loch zu werden.

Sie fragen auch, wie zwei Gravitationsquellen interagieren. Da die Einstein-Feldgleichungen nichtlinear sind, addieren sich die Vertiefungen nicht einfach. Stattdessen interagieren und interferieren sie auf komplexe Weise. In erster Näherung können wir uns jedoch vorstellen, einfach die "Tiefen" der Brunnen zu addieren, um ein anderes Bild zu erhalten, das dem in Ihrem obigen Beitrag ähnelt. Dies zeigt sofort, dass ein Neutronenstern, der an einem Schwarzen Loch vorbeisaust, nicht zu einem Schwarzen Loch werden und sich dann wieder in einen Neutronenstern verwandeln kann. Um ein Schwarzes Loch zu werden, müsste der Neutronenstern eine unendliche „Tiefe“ haben, und die einzige Möglichkeit, aus einer endlichen Tiefe ins Unendliche zu gelangen, besteht darin, Unendlichkeit hinzuzufügen. Daher wird kein Punkt im Neutronenstern jemals eine unendliche Krümmung/"Tiefe" erreichen, es sei denn, er wird in das Schwarze Loch gesaugt. Am Schwarzen Loch vorbeisausend, andererseits könnte andere Auswirkungen auf den Neutronenstern haben. Das Schwarze Loch könnte beispielsweise einen großen Teil der Masse des Sterns abstreifen.

Schließlich ist die einzige bekannte Art und Weise, wie sich ein Schwarzes Loch auflöst, die Hawking-Strahlung. Selbst wenn also der Neutronenstern irgendwie in ein Schwarzes Loch kollabieren würde, würde er sich sicherlich nicht spontan wieder in einen Neutronenstern verwandeln.

Kleiner Punkt, um dem hinzuzufügen, aber alle Materie hat einen Schwarzschild-Radius – die Erde hat einen Durchmesser von etwa 1/3 Zoll, Schwarze Löcher haben einen – es ist ihr Ereignishorizont und Neutronensterne haben einen – aber er ist kleiner als der Stern. Jedes Objekt, das kein Schwarzes Loch ist, hat einen Schwarzschild-Radius, der kleiner ist als es ist. Neutronensterne sind dicht genug, dass ihr Schwarzchild-Radius ein messbarer Prozentsatz ihres Radius ist, kein winzig kleiner Prozentsatz des Radius, wie so ziemlich alles andere, aber der Schwarzchild-Radius ist immer noch kleiner als der Neutronenstern.

Eine schnelle Rechnung, aber der Schwarzschild-Radius eines kleinen Neutronensterns - etwa 1,4 Sonnenmassen - entspricht etwa 4 KM, während der Durchmesser etwa 12-13 KM beträgt. Ein größerer Neutronenstern, 2 Sonnenmassen, Schwarzschild ist etwa 6 km groß und hat einen Durchmesser von etwa 10-11 km. Zu viel größer als das und es wird wahrscheinlich ein schwarzes Loch.

Eine merkwürdige Sache am Schwarzchild-Radius ist, dass er proportional zur Masse ist, sodass ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 3 Sternen den halben Radius des Ereignishorizonts hat wie ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 6 Sternen. Die Mathematik ist eigentlich sehr ordentlich. Für 2 Schwarze Löcher, um nah genug beieinander zu sein, um ein größeres Schwarzes Loch zu bilden - zumindest theoretisch (in der Praxis würden sie sich wahnsinnig schnell umeinander drehen), aber theoretisch, damit die Masse groß genug ist, um zu verschmelzen , müssen sich die Schwarzschild-Radien berühren. Dasselbe gilt für einen Neutronenstern und ein Schwarzes Loch – damit die kombinierte Masse eines Neutronensterns und eines Schwarzen Lochs ein größeres Schwarzes Loch erzeugen kann, müssen sich der Schwarzchild-Radius der Neutronensterne und der Schwarzschild-Radius der Schwarzen Löcher berühren und dafür In diesem Fall müsste sich ein Teil des Neutronensterns im Inneren des Schwarzen Lochs befinden.

Also vorbeifliegen und ein größeres schwarzes Loch schaffen, das ist nicht möglich. Es ist möglich, dass ein Neutronenstern, der an einem Schwarzen Loch vorbeifliegt, auseinandergerissen wird, was interessant wäre zu sehen, was mit dem Neutronenstern passiert, wenn er einen Teil seiner Masse verliert und sich (vielleicht) wieder in die Dichte eines Weißen Zwergs ausdehnt - so etwas, oder vielleicht etwas anderes.

Wenn Sie nun theoretisch mehrere Neutronensterne dazu bringen würden, gleichzeitig knapp an einem Schwarzen Loch vorbeizufliegen, könnte das ganz anders sein. Nach dem "Kissing Problem" könnten Sie 12 Kugeln gleicher Größe dazu bringen, eine innere Kugel zu berühren, also haben Sie 13 Masse innerhalb von 3 Radius.

Küssendes Problem: http://en.wikipedia.org/wiki/Kissing_number_problem

Nimmt man den Neutronenstern mit 1,4 Sternenmasse, hätten 13 von ihnen, die sich berühren, einen Schwarzchild-Radius von 52 Meilen und 13 von ihnen könnten innerhalb von 39 Meilen passen - wenn Sie also ein paar Neutronensterne gleichzeitig in die Nähe eines Schwarzen Lochs fliegen lassen, Die Kombination von Massen könnte ausreichen, um ein größeres Schwarzes Loch zu schaffen - ähm, theoretisch würde nichts entkommen, wenn es sich einmal gebildet hat. Es wäre seltsam darüber nachzudenken, aber es ist theoretisch möglich, wenn Sie 1 Neutronenstern direkt an einem Schwarzen Loch vorbei schießen, könnte er vorbeifliegen - aber wenn Sie 2 nahe beieinander direkt an dem Schwarzen Loch vorbei schießen, ist es möglich, dass die Kombination von 3 Der Radius von Schwarzchild würde sich um einige der 2 Neutronensterne ausdehnen, bevor die Sterne den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs berührten.

In der Praxis sind solche Dinge unmöglich, aber theoretisch müssten Sie mindestens 2 Neutronensterne tragen, indem Sie an einem Schwarzen Loch vorbeifliegen, sehr nahe beieinander und gleichzeitig nahe am Schwarzen Loch, und sie würden es tun müssen dicht sein - mit Schwarzschild-Radien nahe an ihren tatsächlichen Radien. In dieser unmöglichen Situation könnte die kombinierte Masse theoretisch einen Ereignishorizont erweitern, der beide Neutronensterne einschließen würde.

In Wirklichkeit ist es wahrscheinlich viel komplizierter, wahrscheinlich aus einigen Gründen, aber einer, zum Beispiel ein Neutronenstern, der innerhalb der Photonensphäre flog (1,5-facher Schwarzchild-Radius), könnte jemals entkommen, obwohl er sich innerhalb der Photonensphäre befindet könnte auseinander gerissen werden und ein Teil davon könnte seinen Weg zurück nach draußen explodieren und entkommen, aber kein Objekt, das in die PhotonSphere fliegt, kann zurückfliegen, wenn es nicht gestoßen wird.

Dasselbe Prinzip würde für 3 Schwarze Löcher gelten, die nahe beieinander flogen. 2 Schwarze Löcher und sie würden nicht zu einem Schwarzen Loch werden, bis sich die Ereignishorizonte berühren, aber 3 Schwarze Löcher, die alle dicht beieinander liegen, könnten zu einem Schwarzen Loch werden, bevor sich die Ereignishorizonte berühren. In Wirklichkeit ist die Interaktion von zwei Schwarzen Löchern jedoch wahrscheinlich etwas komplizierter, da Schwarze Löcher den Weltraum mit sich ziehen - ich verwende die einfachste aller möglichen Schätzungen.

Eine weitere interessante Randnotiz zu all dem ist, dass, wenn Sie die gesamte Masse des bekannten Universums nehmen und den Schwarzschild-Radius berechnen, es ungefähr die Größe des bekannten Universums ergibt, also ist es möglich, dass das Universum massiv genug ist, um ein Schwarzes Loch zu erschaffen Es. Der Trick besteht darin, 3 Dimensionen zu verwenden, um Masse zu kombinieren - nicht nur 2 Objekte. 2 Objekte können das, was Sie beschreiben, nicht.

(Ich hoffe, das ist nicht zu verwirrt und verworren, es ist etwas spät, und das war länger als ich beabsichtigt hatte)