Der Titel der Frage lässt nicht genügend Zeichen für eine eindeutige Fragestellung zu. Das ist die Frage:
Stellen Sie sich vor, dass eine Reihe von Schwarzen Löchern zu einem gemeinsamen Schwerpunkt zusammenlaufen. Stellen Sie sich zur Vereinfachung des Szenarios vor, dass die Schwarzen Löcher alle die gleiche Masse haben und daher identische Ereignishorizonte haben. Sie nähern sich aus identischen Abständen vom Massenmittelpunkt mit identischen Geschwindigkeitsgrößen.
Mir scheint, wenn sich zwei der Schwarzen Löcher in entgegengesetzten Richtungen auf der beliebigen x-Achse und drei auf der yz-Ebene mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 120 Grad nähern würden, würden schließlich die Ereignishorizonte der fünf Schwarzen Löcher beginnen zu überlappen (natürlich könnten andere Zahlen von Schwarzen Löchern und Geometrien ein ähnliches Phänomen erzeugen).
Unter Verwendung der euklidischen Geometrie für die Analyse scheint es, als ob die Schwarzen Löcher sich weiter dem gemeinsamen Schwerpunkt näherten, es einen Zeitraum geben würde, in dem ein Volumen des normalen Raums im Zentrum vollständig von einem zusammengesetzten Ereignishorizont umgeben ist, dann von a Schale, die aus dem Raum innerhalb dieses gemeinsamen Ereignishorizonts und dann aus einem kontinuierlichen äußeren Ereignishorizont besteht, der wiederum von normalem Raum umgeben ist.
Gibt es also irgendetwas Bemerkenswertes an dieser inneren Region des Weltraums? Ist es noch normaler Raum? Es scheint vollständig vom Rest des Universums abgeschnitten zu sein, in einem größeren Ausmaß, als es selbst für den Raum innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs gilt. Der normale Raum kann in eine Richtung mit dem inneren Ereignishorizontraum kommunizieren. aber es gibt keine Kommunikation in beiden Richtungen zwischen dem Kernraum und dem normalen Raum. Auch hat nichts innerhalb dieses Kernraums oder der Kernraum selbst jemals tatsächlich einen Ereignishorizont überschritten, und doch ist er vollständig von nicht einem, sondern zwei Ereignishorizonten umgeben.
Gibt es irgendeinen Grund zu der Annahme, dass irgendwelche Gesetze der Physik in dieser Region des Weltraums anders sein würden? Wenn sich die Schwarzen Löcher weiter zum Schwerpunkt hin bewegen und dieser Kernraum sich weiter zusammenzieht, würde die Hawking-Strahlung in der umgebenden Region des Ereignishorizonts exponentiell zunehmen und versuchen, diese Struktur (bestehend aus einer konzentrischen Raumhülle zwischen zwei Ereignishorizonten und einem inneren Kern des normalen Raums), so wie es für ein Schwarzes Loch im atomaren Maßstab vorhergesagt wird?
Könnte dieser Prozess fortschreiten - in der Kernraumregion - um das Äquivalent eines Ereignishorizonts eines Mini-Schwarzen Lochs im atomaren Maßstab zu bilden, jedoch mit negativer Krümmung?
EDIT 1: Mir fällt auf, dass die Ereignishorizonte der sich nähernden Schwarzen Löcher möglicherweise nicht wirklich verschmelzen. Es sollte eine Ebene mit Nettoschwerkraft Null geben, die ein Liniensegment in einem Winkel von 90 schneidet, dessen Enden durch zwei beliebige Mittelpunkte von zwei Schwarzen Löchern definiert sind. Bei gleichmassiven Schwarzen Löchern würde das Liniensegment am Mittelpunkt der Linie geschnitten, wobei die Nettogravitation mit zunehmender Entfernung auf beiden Seiten der Ebene zunimmt, aber unter einem Wert bleibt, der ein Raumkontinuum mit dem inneren Ereignishorizontraum des Schwarzen Lochs schafft .
Dies kann zu einer kontinuierlichen Reihe von Pfaden des Normalraums führen, die die innere oder Kernraumregion mit dem Normalraum verbinden, der das zusammengesetzte Schwarze-Loch-System umgibt.
Ein Kommentator fragte, ob das zusammengesetzte System eine Rotation haben könnte. Wenn - statt 5 sich nähernde schwarze Löcher - die drei BHs der yz-Ebene in der gleichen Umlaufbahn um den Massenmittelpunkt mit einem Winkelabstand von 120 Grad wären und die beiden schwarzen Löcher der x-Achse in einer senkrechten Umlaufebene (oder alternativ drei schwarze Loch wie in der yz-Ebene), dann hätte das Verbundsystem 2 rotierende Elemente.
Natürlich könnten die Massen der Schwarzen Löcher in einer Orbitalebene anders sein als die in der anderen Orbitalebene, so dass sich die resultierenden zwei Umlaufbahnen nicht kreuzten. Die Bahnradien könnten ganz anders sein – vielleicht so, dass das System gravitationsstabil oder quasi-stabil sein könnte.
Wenn die Orbitalgeschwindigkeiten hoch genug wären, könnten sich die hypothetischen Pfade zwischen dem Kernraum und dem äußeren normalen Raum so schnell ändern, dass jeder potenzielle Pfad von außerhalb des zusammengesetzten Systems eine Geschwindigkeit erfordern würde, die größer als Licht ist, damit jede Materie / Energie erfolgreich reisen kann durch den Pfad, bevor er von einem sich nähernden Ereignishorizont weggefegt wurde.
Es könnten immer noch durchgehende Normalraumverbindungen zwischen dem Kernraum und dem äußeren Raum bestehen, aber die Kernraumregion wäre immer noch effektiv vom äußeren Normalraum isoliert, da zwischen den beiden Regionen keine Übertragung von Materie/Energie stattfinden könnte.
Der Kommentator erkundigte sich auch danach, wie meiner Meinung nach der innere Ereignishorizont aussehen könnte – ich interpretiere dies als „was wäre die Oberflächentopologie des inneren Ereignishorizonts?“. Ich stelle mir im einfachsten Fall vor, dass es fünfseitig wäre, drei "Wände", ein Boden und eine Decke, wobei jede Wand und der Boden und die Decke eine Konvexität mit einem Krümmungsradius haben, der dem der Ereignishorizonte des Schwarzen Lochs entspricht.
Natürlich wären diese zentralen Weltraumregionen extrem schwarz – vielleicht die schwärzeste Region des Weltraums, die theoretisch möglich ist. Interessanterweise wäre, wenn das Umlaufbahnmodell dieses Systems ein Schwarzes Loch als Massenmittelpunkt des Systems enthalten würde, die Kernregion dann eine 3-D-Hülle des Raums, die von einem einzigen inneren Ereignishorizont und den beiden äußeren Ereignishorizonten begrenzt wird - also das Der innere Schalenraum wäre in drei Ereignishorizonten enthalten. JF
Ein paar grundlegende Beobachtungen:
Schwarze Löcher, selbst supermassereiche, sind ziemlich klein. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße hat einen Radius von nur 41 Lichtsekunden . Die Größe eines stellaren Schwarzen Lochs beträgt den Bruchteil einer leichten Millisekunde. So wird das „Zentrum“ in sehr kurzer Zeit, nachdem es als isolierter Bereich des normalen Raums entstanden ist (weniger als eine Millisekunde), kein Licht von außerhalb des „Zentrums“ empfangen.
Während die Gezeitenkräfte in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs bescheiden sind, sind die Gezeitenkräfte in der Nähe von Schwarzen Löchern von Sterngröße im Verschmelzungsprozess enorm. Und obwohl es theoretisch nicht unmöglich ist, dass genügend supermassereiche Schwarze Löcher auf die zur Schaffung eines „Zentrums“ erforderliche Weise zusammenlaufen, vermute ich, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dies mehr als ein- oder zweimal irgendwo in der gesamten Geschichte des Universums passiert, gestiegen ist ziemlich vernachlässigbar sein.
Wenn die Masse der schwarzen Löcher der Hülle nicht absolut perfekt ausbalanciert ist, wird alles in der "Mitte" stark zum massereichsten Teil der Hülle gezogen. Die gesamte Masse-Energie im "Zentrum" würde aufgesaugt werden, bevor die letzten Teile des Vakuums in den Ereignishorizont absorbiert würden. Während das Theorem von Birchoff theoretisch auf "Hülle"-"Zentrum"-Systeme zutrifft, gibt es kein physikalisch mögliches System, das wirklich existieren könnte und das so perfekt ausbalanciert wäre. Sich bewegende Schwarze Löcher sind für dieses Maß an Feinmechanik nicht zugänglich.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass das "Zentrum" stabil sein kann. Jede Dynamik, die zur Bildung einer „Hülle“ führen würde, wenn die Schwarzen Löcher zu einem gemeinsamen Schwerpunkt zusammenlaufen, würde sich Augenblicke später ausdehnen, um das „Zentrum“ zu absorbieren, dem eine unglaublich unwahrscheinliche Anzahl gleichzeitig und perfekt konvergierender Schwarzer Löcher fehlt , wird eine maximale Dimension in der gleichen Größenordnung haben wie eines der Schwarzen Löcher vor der Konvergenz (dh einen Bruchteil einer leichten Millisekunde). Angesichts der von LIGO gemessenen Dauer des Verschmelzungsereignisses des Schwarzen Lochs ist es schwer vorstellbar, dass ein "Zentrum" länger als ein paar Sekunden existiert (wenn überhaupt).
Während das „Zentrum“ im technischen Sinne ein „normaler“ Raum ist, ist es immer noch eine höchst bemerkenswerte und kurzlebige instabile Umgebung, die sicherlich kein „gewöhnlicher“ Teil des Weltraums ist, auch wenn es technisch nicht exotisch ist.
Es ist theoretisch für niemanden außerhalb der "Hülle" möglich, in irgendeiner Weise zu beobachten, was in der "Mitte" vor sich geht. Es gibt keine Möglichkeit, die Vorhersagen von GR in diesem Bereich empirisch zu testen, die ich mir vorstellen kann.
In der Zeit vor der Bildung der „Hülle“ wird jeder in der bald „zentralen“ Region wirklich intensive und seltsame Gravitationslinseneffekte erleben, wenn Schwarze Löcher aus allen Richtungen auf den Beobachter treffen. Dies würde jeden Beobachter in der „Zentrums“-Region, der GR versteht, darauf hinweisen, was passieren wird, sodass kein ausreichend sachkundiger Beobachter nicht wissen könnte, dass er sich eher in einem „Zentrum“ als in einem größeren Universum befindet.
Sie haben einen Raumbereich (nennen wir ihn das „Zentrum“), der von Schwarzen Löchern (BH) umgeben ist, so dass ihre individuellen Ereignishorizonte (als sphärische Oberflächen) das Zentrum vollständig umschließen.
Der „Gesamt“-Ereignishorizont (EH) der Raumzeit besteht nicht nur aus sich überschneidenden Sphären. Für ein kugelsymmetrisches Schwarzes Loch existiert ein kugelförmiger Ereignishorizont, aber sobald Sie zwei Schwarze Löcher nebeneinander platzieren, ist der Ereignishorizont nicht mehr kugelförmig. Das heißt, die Geometrie wird komplizierter. Dieses Video (das besser gerendert werden könnte ...) gibt ein gutes Beispiel .
Ereignishorizonte werden basierend auf kausalen Wechselwirkungen definiert (siehe, hier oder hier ). Mathematisch, wenn Geodäten zwei Regionen bidirektional verbinden können. Offensichtlich ist diese „mittlere“ Region nicht mehr mit dem Außenuniversum verbunden, so dass es für einen äußeren Beobachter nur ein einziges (kompliziertes) EH außerhalb des gesamten kollektiven BH-Systems gibt. Ein Beobachter in der inneren Region könnte wahrscheinlich überall um sich herum ein EH sehen – wobei alles in allen Richtungen extrem rotverschoben wird. (Dies ist analog, aber deutlich verschieden vom Horizont des Universums , den wir ebenfalls in alle Richtungen sehen.)
Der Raum in der „Mitte“ wäre völlig „normal“ – aber das Gleiche gilt für den Raum innerhalb von Ereignishorizonten im Allgemeinen. Eine Beobachtung, die einen Ereignishorizont zum "Inneren" eines BH passiert, erfährt nichts Wildes (außer vielleicht sehr starken Gezeitenkräften), und sie würden es auch nicht in dieser zentralen Region tun.
Fröhlich
John Fletcher
JMLCarter
QMechaniker
DilithiumMatrix