หลุมดำเป็นทรงกลมระหว่างการรวมหรือไม่


30

ฉันคิดเกี่ยวกับหลุมดำโดยเฉพาะในช่วงเวลาสุดท้ายก่อนที่จะรวมสองครั้ง ฉันสงสัยว่าหลุมดำหรือว่าฉันคาดเดาเหตุการณ์ในวงกว้างขึ้นโดยเฉพาะนั้นเป็นทรงกลมเสมอ สำหรับฉันดูเหมือนว่าในช่วงเวลาก่อนที่จะรวมสองเหตุการณ์ขอบเขตของเหตุการณ์จะยืดออกคล้ายกับดวงจันทร์ทำให้เกิดกระแสน้ำในมหาสมุทรของเรา ฉันวาดไดอะแกรม (แย่) ของสิ่งที่ฉันคิดว่าพวกเขาอาจมีลักษณะ ขอให้สังเกตว่าขอบเขตของเหตุการณ์นั้นใกล้เคียงกับความเป็นเอกเทศในด้านในมากน้อยเพียงใดเพราะนี่คือแรงดึงดูดของหลุมดำในแต่ละด้าน ขอบฟ้าเหตุการณ์นั้นห่างไกลจากความเป็นเอกเทศทางด้านนอกเพราะความโน้มถ่วงจากแต่ละหลุมดำเพิ่มขึ้น ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


มีความเกี่ยวข้องหากไม่มีการล่อลวงที่แน่นอนเป็นจุดสุดท้ายในทางดาราศาสตร์stackexchange.com/questions/28610/…
Steve Linton

10
ปัญหาหนึ่งของคำถามนี้คือโดยนิยามแล้วหลุมดำเป็นสถานที่ซึ่งพื้นที่และเวลาค่อนข้างบิดเบี้ยวและโดยทั่วไปสิ่งต่างๆก็เกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว ดังนั้นเพียงแค่ถามว่ารูปร่างของขอบเขตเหตุการณ์ในช่วงเวลาหนึ่งนั้นไม่ใช่คำถามที่กำหนดชัดเจน การกำหนดว่าเหตุการณ์ใดที่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันนั้นเป็นกระบวนการอาร์อาร์อาร์รูที่ค่อนข้างจะขึ้นอยู่กับผู้สังเกตการณ์ในขณะที่การนิยาม "รูปร่าง" นั้นต้องการความแตกต่างทางเรขาคณิตเล็กน้อย การจำลองSXS ( black-holes.org ) พยายามและคุณสามารถอ่านเอกสารของพวกเขาสำหรับรายละเอียด
Steve Linton

คำตอบ:


45

ไม่จำเป็นต้องเดา มีงานวิจัยที่ทำในสาขานี้ แม้แต่ Wikipedia ก็มีข้อมูลบางอย่าง:

เมื่อหลุมดำสองแห่งเข้าหากันรูปร่างของ 'duckbill' ยื่นออกมาจากขอบฟ้าเหตุการณ์ทั้งสองเข้าหากัน ส่วนที่ยื่นออกมานี้จะขยายให้ยาวขึ้นและแคบลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งพบกับส่วนที่ยื่นออกมาจากหลุมดำอื่น ณ จุดนี้เวลาขอบฟ้าเหตุการณ์มีรูปร่าง X แคบมากที่จุดนัดพบ ส่วนที่ยื่นออกมานั้นถูกดึงออกมาเป็นเส้นเล็ก ๆ จุดนัดพบขยายไปสู่การเชื่อมต่อทรงกระบอกโดยประมาณที่เรียกว่าบริดจ์

https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_black_hole#Shape

มีรายงานการวิจัยพร้อมภาพแสดงผลลัพธ์ของการคำนวณรูปร่างของขอบฟ้าเหตุการณ์ระหว่างการควบรวมกิจการ นี่คือตัวอย่าง:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ภาพข้างบนนำมาจากบทความนี้:

บน Toroidal Horizons ใน Binary Black Inspirals

เราตรวจสอบโครงสร้างของขอบฟ้าเหตุการณ์สำหรับการจำลองเชิงตัวเลขของหลุมดำสองหลุมที่เริ่มต้นในวงโคจร quasicircular, inspiral และรวมเข้าด้วยกันในที่สุด เราพบว่าส่วนข้ามอวกาศของขอบฟ้าเหตุการณ์ที่รวมมีรูปร่างกลม (ถึงขีด จำกัด ของการแก้ปัญหาของเรา) แม้จะมีความคาดหวังว่าการควบรวมหลุมดำไบนารีทั่วไปในกรณีที่ไม่มีสมมาตรควรส่งผลให้เกิดขอบฟ้าเหตุการณ์ที่สั้น ๆ มาตรา.


15
+1 ภาพที่น่ารัก ฉันซาบซึ้งว่า xyz-axes ที่อยู่ในมุมไม่มีส่วนสนับสนุนอะไรเลย

12
@ user28113 พิกัดเหมาะสมในบริบทของการจำลองที่อธิบายไว้ในกระดาษ สิ่งเหล่านี้เป็นผลลัพธ์ที่แท้จริงของการวิเคราะห์เชิงตัวเลข - ไม่ใช่ "ความประทับใจของศิลปิน" ของปรากฏการณ์
Florin Andrei

8
@WhitePrime Black hole โดยทั่วไปจะมีกาลเวลาที่บิดเบี้ยว คณิตศาสตร์ของเรามีความแปลกประหลาดขึ้นดังนั้นมันไม่มีประโยชน์ที่จะพูดถึงเรื่องนั้นมากนัก ขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นขอบเขตที่สิ่งต่าง ๆ มีความหลากหลายในหลาย ๆ ทาง - แต่มันไม่ใช่เส้นที่ลากบนทรายและไม่ใช่ "วัตถุแข็ง" มันเหมือนเส้นศูนย์สูตร - คุณรู้ว่ามันอยู่ที่นั่นคุณสามารถวัดและคำนวณมันได้ แต่ไม่มีเส้นสีขาวบนพื้นที่ระบุว่า "เส้นศูนย์สูตร" รูปร่างของขอบฟ้าเหตุการณ์ได้รับอิทธิพลจากการหมุนวัตถุขนาดใหญ่อื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียง ฯลฯ มันจะเป็นทรงกลมสำหรับหลุมดำที่นิ่งและแยกได้
Florin Andrei

6
@ WhitePrime พวกเขาทำใช่ แต่ลูกบอลยางไม่ใช่สิ่งเดียวที่สามารถ "โยกเยก" Spacetime สามารถโยกเยก อนุภาคในกับดักแม่เหล็กสามารถโยกเยก จักรวาลทั้งหมดสามารถโยกเยกหากเงื่อนไขถูกต้อง "การโยกเยก" หมายถึงมีแรงที่ต่อต้านการเปลี่ยนรูปแบบและนำระบบกลับไปที่จุดเริ่มต้น แต่มันใหญ่เกินไปและผิดรูปร่างไปในทิศทางตรงกันข้ามจากนั้นมันก็ถูกนำกลับมาอีกครั้งหลายสิ่งสามารถทำได้
Florin Andrei

5
แหวนควันสแควร์โยกเยก สำหรับขอบเขตที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์มันเป็นเพียงการแบ่งเขตพื้นที่ภายในที่เราอยู่ด้านนอกไม่สามารถกำหนด "เมื่อ" กับเหตุการณ์ใด ๆ ที่เกิดขึ้นภายใน มีสิ่งต่าง ๆ เกิดขึ้นในนั้น แต่เราต้องรอเวลาไม่ จำกัด เพื่อดูมัน
Draco18s

1

จากคำถามสิ่งที่สามารถเรียนรู้จากหรือบันทึกไว้ในวิดีโอ LIGO Orrery นี้? เราสามารถรับชมวิดีโอLIGO Orrery (ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากKepler Orrery IV ที่เหลือเชื่อ)

ฉันสร้าง GIF คุณภาพต่ำขนาดเล็กจากภาพหน้าจอที่นี่วิดีโอน่าสนใจยิ่งขึ้น

เป็นการยากที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการอธิบายถึงสิ่งที่ถูกต้องตามที่ระบุไว้ในคำตอบนี้หรือไม่

LIGO Orrery

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.