Theoretische Lösung für die Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher basierend auf Hawking und Ellis

Nach Hawking und Ellis, Kapitel 9, Abb. 60, Pg. 322 soll die folgende Abbildung den Kontrast zwischen scheinbaren Horizonten und Ereignishorizonten im Fall einer Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher veranschaulichen.

Aus dem gleichen Buch von Hawking und Ellis

Ich verstehe, dass die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher langfristig zu einem Kerr-Schwarzen Loch führt, und ich verstehe mehr oder weniger, warum das richtig ist. Aber ich frage mich, ob es eine einfache Lösung für die Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher gibt, die dieses Phänomen tatsächlich veranschaulichen kann? Gibt es eine einfache metrische Lösung für die Einsteinsche Feldgleichung, die die Verschmelzung der Schwarzen Löcher modelliert, um das obige Konzept in expliziter Form zu veranschaulichen?

Nein, gibt es nicht.

Antworten (1)

Das erste explizite Beispiel, das die Koaleszenz von Schwarzen Löchern beschreibt, ist die Kastor-Traschen-Klasse dynamischer Lösungen für mehrere Schwarze Löcher:

Dies ist eine Familie exakter Lösungen der Einstein-Maxwell-Gleichungen mit einer kosmologischen Konstante, die eine beliebige Anzahl geladener Schwarzer Löcher darstellt, mit Q = M für jeden in einem ansonsten geschlossenen Universum. Ladungs-Masse-Verhältnis gleich 1 bedeutet, dass die Nettokraft, die Schwarze Löcher aufeinander ausüben, genau null ist und es daher möglich ist, die Verschmelzung analytisch zu beschreiben. Einige Aspekte dieser Koaleszenzlösungen wurden hier untersucht:

  • Brill, DR, Horowitz, GT, Kastor, D., & Traschen, J. (1994). Testen der kosmischen Zensur mit Kollisionen von Schwarzen Löchern . Physical Review D, 49(2), 840. arXiv:gr-qc/9307014 .

  • Nakao, KI, Shiromizu, T. & Hayward, SA (1995). Horizons of the Kastor-Traschen multi-black-hole cosmos , Physical Review D, 52(2), 796, doi:10.1103/PhysRevD.52.796 .

  • McNutt, D., & Coley, A. (2018). Geometrische Horizonte in den Kastor-Traschen Multi-Black-Hole-Lösungen . Physical Review D, 98(6), 064043, doi:10.1103/PhysRevD.98.064043 , arXiv:1811.02931 .

Eine andere Situation, die einer analytischen Beschreibung zugänglich ist, sind Verschmelzungen mit extremen Massenverhältnissen , wenn eines der verschmelzenden Schwarzen Löcher viel größer ist als das andere. Während sich der Großteil der Literatur darauf konzentriert, Gravitationswellen aus solch extremen Massenverhältnissen zu erhalten , gibt es einige Arbeiten, die sich der Dynamik des Ereignishorizonts während eines solchen Prozesses widmen:

Ich freue mich sehr über diese Antwort!
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