Würde eine Kollision zweier Schwarzer Löcher elektromagnetische Strahlung abgeben?

Erstens ergänzt das Video, mit dem die Frage verknüpft ist, reale Daten mit künstlerischer Interpretation. Ich bin mir sicher, dass das OP und andere Poster das wissen, aber ich wollte nur sichergehen, dass es kein Missverständnis gibt.

Ich war Teil der Forschungsgruppe, die die im Video gezeigten Daten erstellt hat. Wir haben mit einem Spezialisten für wissenschaftliche Visualisierung/Künstler zusammengearbeitet, um das Video zu erstellen. Er fügte den Hintergrund von Sternen hinzu.

Die kurze Antwort auf die Frage lautet, dass es keine elektromagnetische (EM) Strahlung über die EM-Strahlung hinaus geben würde, die bereits durch geladene Materie erzeugt wird, die in die Schwarzen Löcher fällt.

Abgesehen von der Frage der Vereinigung der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik ist der Ereignishorizont nur für ein isoliertes Schwarzes Loch von Bedeutung. Typischerweise handelt es sich dabei um ein Schwarzchild- (nicht drehendes) oder Kerr- (drehendes) Schwarzes Loch, obwohl es auch exotischer sein könnte. Isoliert bedeutet, dass das Schwarze Loch in einem Universum ohne jegliche andere Materie und Energie existiert. Mit anderen Worten, ein schwarzes Loch, das nur auf dem Papier existiert. In einem solchen Fall ist der Ereignishorizont die Grenze zwischen Lichtpfaden, die sich niemals vom Schwarzen Loch entfernen, und solchen, die dies tun. Um diese Grenze zu finden, ist eine exakte Lösung der Einsteinschen Gleichungen erforderlich, und wir haben nur Lösungen für einige Spezialfälle, die keine astrophysikalischen ( echten ) Schwarzen Löcher beinhalten.

Um die Kollision (oder Verschmelzung) zweier astrologischer Schwarzer Löcher zu verstehen, finden wir entweder Näherungslösungen oder lösen die Gleichungen numerisch auf Computern ( simulieren ). In diesem Fall betrachten wir scheinbare Horizonte . Dies sind Grenzen zwischen Lichtpfaden, die sich vom System der Schwarzen Löcher entfernen, und solchen, die dies nicht tun. Um dies genau zu definieren, ist eine Auswahl von Koordinatensystemen erforderlich, was ein ziemlich kompliziertes Thema ist, das wahrscheinlich außerhalb des Interesses des OP liegt. Trotzdem ist der scheinbare Horizont wahrscheinlich das, wonach das OP fragt. Es entspricht am besten der intuitiven Vorstellung des Ereignishorizonts.

Ich simulierte die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher, und in den Simulationen verbanden sich die scheinbaren Horizonte der beiden Schwarzen Löcher zu einem neuen scheinbaren Horizont, der zunächst wie die Schale einer Erdnuss mit zwei Lappen aussah. Die Details der Formation hingen von den gewählten Koordinaten ab, daher gibt es keine einzige Abfolge scheinbarer Horizonte zu berücksichtigen.

Scheinbare Horizonte und Ereignishorizonte sind keine physikalischen Grenzen. Sie sind Unterteilungen der Raumzeit. Eine Analogie ist die Entfernung, bei der ein Düsenjäger nicht mehr genug Treibstoff hat, um zu dem Flugzeugträger zurückzukehren, von dem er gestartet ist. An diesem Punkt passiert nichts, und es gibt nichts zu sehen, aber nachdem das Flugzeug diese Entfernung überschritten hat, kann es nicht zum Flugzeugträger zurückkehren. Der scheinbare Horizont verschmelzender Schwarzer Löcher ist also eine Lösung für eine Aufteilung der Raumzeit nach Lichtpfaden, keine physische Oberfläche.

Die Details der Materie, die in die beiden Schwarzen Löcher fällt, wären ausreichend kompliziert, dass die Details der scheinbaren Horizonte vor der Fusion und der verschmolzenen scheinbaren Horizonte nach der Fusion unbedeutend wären. Die Materie erzeugt nur dann EM-Strahlung, wenn sie geladen ist, und die Ladung auf der Materie würde durch die hochenergetischen Kollisionen der Materieteilchen verursacht, wenn sie auf die Schwarzen Löcher zu beschleunigt werden. Das ist ein unglaublich kompliziertes Phänomen.

Die Spaghettifizierung findet innerhalb der scheinbaren Horizonte der Schwarzen Löcher statt. Damit dies auftritt, muss zwischen dem nächstgelegenen und dem entferntesten Punkt des Körpers, der in das Schwarze Loch fällt, ein ausreichender Unterschied in der Schwerkraft bestehen. Zu diesem Zeitpunkt kann kein in diesem Prozess erzeugtes Licht das Schwarze Loch verlassen, sodass wir es nicht sehen können.

Obwohl die Verschmelzung der Schwarzen Löcher keine zusätzliche EM-Strahlung erzeugen würde, konnten wir schließlich die EM-Strahlung der Schwarzen Löcher beobachten, während sie sich spiralförmig näherten, um zu verschmelzen. Das ähnelt den Beobachtungen von PSR B1913+16 , einem Neutronendoppelstern, bei dem einer der Neutronensterne ein Pulsar ist, der EM-Wellen ausstrahlt. Dieses System liefert Beweise, die die allgemeine Relativitätstheorie unterstützen. Außerdem konnten wir die EM-Strahlung des Schwarzen Lochs sehen, die durch die Verschmelzung entstanden ist, die eine komplizierte Variation aufweisen könnte, wenn sich das Schwarze Loch in einen stabilen Zustand einpendelt.

Ich bin mir nicht sicher über die gesamte EM-Strahlung von kollidierenden Singularitäten, aber ein Teil ist fast möglich zu beantworten: die Hawking-Strahlung (HR). Wenn sich Singularitäten näherten, würde die Menge der emittierten Strahlung in bestimmten Richtungen leicht abnehmen. Die vom Schwarzen Loch und 2 (S1 und S2) emittierte HR sollte vom anderen absorbiert werden. Unter der Annahme, dass S1 und S2 dann eine signifikant größere Masse haben, würde die nach dem Aufprall emittierte HR-Menge ebenfalls signifikant reduziert werden.

Dies alles unter der Annahme der (sehr unwahrscheinlichen) Situation, dass zwischen S1 und S2 keine großen Mengen an Drehimpuls beteiligt sind.

Theorien über Schwarze Löcher mit großem Drehimpuls sind sehr unterschiedlich, aber es gibt viele Hinweise darauf, dass die Bildung von Pulsaren um sich schnell drehende Singularitäten herum stattfinden und interessant geformte Ereignishorizonte schaffen kann (siehe die Arbeit von Roy Kerr). Einige schlagen vor, dass dies zur Bildung von „nackten Singularitäten“ führen kann, an dem Punkt, an dem alle Wetten abgeschlossen sind. Dies liegt weit außerhalb der Welt dessen, was ich gerne beantworten würde, aber hoffentlich haben Sie genügend Informationen, um ein wenig mehr von Ihrer eigenen Lektüre zu führen.