2つのブラックホールイベントの期間が重複(タッチ)した場合、それらは再び分離できますか?


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重複(タッチ)する2つのイベント期間は二度と分離できないという私の理解に基づく仮説的な質問:

10億の太陽質量ブラックホール(したがって、イベントの地平線は大きく、非常に重力的に弱い)が、空の平らな銀河間空間を0.9cの速度で移動していると想像してください。今、0.9cで同じ10億の太陽質量ブラックホールがまったく反対の方向に移動し、2つがほぼ互いに向かっていることを想像してください。ブラックホールのパスは、時空間のすべてのワーピングが考慮されると、直接の衝突ではありませんが、イベントホライズンの最も外側のエッジは互いに「クリップ」します。通常は、これらの2つのボディは、信じられないほど速い速度で、互いに反対方向に移動しています。

最初に、2つのイベント期間が重なった場合、それらが決して「アンラップ」することはできないと思いますか?

第二に、ブラックホールのこの信じられないほどの勢いはどうなりますか?すぐに重力エネルギーに変わるのでしょうか?ブラックホールが通常マージするとき、数百万年にわたってブラックホールが徐々に近づいてくると非常にゆっくりと発生することを念頭に置いて、この場合のように数ナノ秒ではなく、重力エネルギーを放出します。

そして第三に、これはどのように見えるでしょうか?イベントの地平線はかなり球形のままであり、放射されたエネルギーは正気を失いましたか、それとも、それらがお互いを通り過ぎて、時間をかけてゆっくりと戻り、互いにスナップするときに、一種の長く薄い弾性のイベントの地平線に伸びてゆがみますか?


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FWIW、彼らがお互いに正確に向かっている場合、それらの相対速度は180c / 181、約.9945cになります。vttoth.com/CMS/physics-notes/311-hawking-radiation-calculatorによると、EH半径は約9853光秒です。また、相対的な角運動量も大きいことを忘れないでください。
PM 2Ring

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さらに物事を盛り上げるために、角運動量保存の観点から非常に乱雑に触れるとき、彼らはすでに互いに反対方向にカーの限界で回転しているとしましょう。
ロードウィック

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とにかく、SMBHはとにかく制限にかなり近づいて回転する傾向があるため、相対速度とは異なり、非現実的ではありません。;)しかし、それはすでに難しい計算をさらに難しくするでしょう。GRの一般的な2体問題に対する分析的な解決策はありません。したがって、数値的手法に頼らなければなりません。また、相対論的な速度でSMBHのペアを処理しようとすると、漠然と信頼できる推定値を得るために、非常に重い数値計算が必要になります。
PM 2Ring


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FWIW、このトピックに関連して1〜2か月前にxkcdにスレッドがありました:別のブラックホールを使用してブラックホールから脱出することは可能ですか?
PM 2Ring

回答:


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すでにいくつかの良い答えがありますが、互いに重なった場合にイベントの地平線が再び分離しない理由について、もう1つの直感的な解決策を提供しようと思います。
まず、ブラックホールのEH内に入る埃の小片を想像してください。イベントの地平線の後ろからは何も戻ってこないので、このスペックがブラックホールから逃れることはできないことに同意すると思います。
今、同じほこりの塵を想像してください。ただし、互いに通過する2つのブラックホールのEHの重なり合う部分の内部です。この塵は、それらの両方のEH内にあるため、これら2つのブラックホールのいずれからも逃げることはありません。これらのブラックホールが再び分離できる場合、それらの間に挟まれた斑点は、イベントの地平線の背後にある後、ブラックホールの少なくとも1つから明らかに逃げます。
これは起こりえないので、2つのブラックホールは、速度に関係なく、イベントの範囲が重なるポイントから結合されます。


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何気なく閲覧している素人として、これは素晴らしい直感的な説明です!
ダニエルB

私はこの視覚化が好きです。量子トンネルを使って逃げることはまだ可能であると思います。しかし、インスタンス化の移動のために量子トンネリングを制御することを学ばない限り、ほとんど無関係です。とにかく、私はあなたに同意し、それがEHが伸縮性バンドのように伸びてゆがむと思う理由です。分離することはできませんが、即座に停止することもできません。
ロードウィック

これは、Stephen Hawking論文の議論のほとんどです。
スティーブリントン

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ほこりも必要ありません。どのパーティクルでも同じことを行います。仮想パーティクルであっても同様です。そして、常に仮想パーティクルがあります。
ローレンペクテル

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これは直感的な説明として私には起こりません。論理は厳密で反論できないようです。わかりやすい!=直感的な;-)。
ピーター-モニカを

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出来事の地平線が接触し、1つの連続した表面になった場合、その運命は封印されます。2つのブラックホールは完全に統合されます。

さまざまな程度の厳密さで、それを説明するいくつかの可能な方法があります。

直感的な説明は、イベントの水平線での脱出速度は光の速度に等しいということです。しかし、光ほど速く移動できるものはなく、ブラックホールでさえ移動できません。2つのブラックホールを分離するには、一方の部分が他方を「エスケープ」するか、光よりも速く移動する必要がありますが、これは不可能です。

編集:別の直感的な「説明」(多くの手振り)-イベントの地平線内で、すべての軌跡が中心につながります。地平線内の任意の場所から外部への可能な経路はありません。どちらの方向を向いても、中心を見ています。どちらの方向に移動しても、中心に向かって移動します。イベントの範囲が統合された場合、ブラックホールが再び分裂するために、それらの一部は「中心から離れる」(または中心の1つから離れる)必要がありますが、これは不可能です。

上記のすべては、ゴムシート上の鋼球との一般的な相対性を「説明」するのと同じくらい「厳密」です。それはただの比 'です。

より厳密には、Stephen Hawkingによるこの論文を参照してください。

一般相対論におけるブラックホール

時間が長くなると、ブラックホールが結合し、さらにボディが崩壊することで新しいブラックホールが作成される場合がありますが、ブラックホールは決して分岐できません。(156ページ)


編集:イベントの地平は実際には「お互いをクリップするだけ」ではありません。完全に球形のイベントの地平線は、理論的な抽象化です(空の宇宙では回転しないブラックホール)。現実には、BHの近くにあるものはイベントの地平線を変形させ、その質量に向かって「手を差し伸べる」でしょう。質量が小さい場合、影響は無視できます。

しかし、2つのブラックホールが互いに近づくと、EHは互いに触れようとするかのように卵形になります。それらが十分に近い場合、最終的には非常に狭いブリッジが間に形成され、EHがマージされます。その時点で、完全な合併が決定され、完全になるまで絶対的な確実性をもって進められます。もそれを止めることはできません

この回答をご覧ください:

ブラックホールは合併中に球状ですか?


ブラックホールのこの信じられないほどの勢いはどうなりますか?

衝突が完全に正面ではない場合、合併後に生じるブラックホールは大量のスピンを発生します。スピンに詰め込むことができないエネルギーはすべて、おそらく重力波として放射されます(他の人がすでにあなたの質問へのコメントで示しているように)。


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2つのEHが接触した場合、ブラックホールの中心はまだ互いのイベントの範囲内にありません。サイズに応じて、センターは他のイベントの水平線からかなり離れている場合があります...ですから、もし十分に速く進んでいるなら、イベントの水平線が合流した後でも脱出できますか?
ロブ

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@Robセンターには特権はありません。センターを忘れてください。ブリッジが作成されると、すべての意図と目的のために1つのブラックホールになります。「オーバーラップ」はなく、イメージは間違っています。2つのエンティティはすでにマージされており、2つではなく1つのイベントホライズンがあります(最後にリンクした回答を参照)。また、何をしようとも、イベントの水平線からチャンクを分割することはできません。0.999cを忘れてください、それは何もありません。ほとんどの人は、イベント期間内の時空が本当にスクランブルされていることに気づいていません。本当に抜け道はありません、それはスピーチの図ではありません。
フローリン・アンドレイ

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私が頭の中で和解するのが難しいのは、特異点(すべての問題が単一の点にあると仮定した場合)が別のイベントの地平線を越​​えない場合、なぜ逃げられないのかということです。イベントの地平線が融合することは理解していますが、2つの特異点が(それらは瞬時に融合しないのでしょうか?)独自のシュワルツシルト半径を持つと考えると、なぜそれらの交差点はそれぞれの特異点の運命を綴るのでしょうか?太陽がイベントの地平線を部分的に横切った場合、イベントの地平線を横切った太陽の部分だけが永遠に閉じ込められると想像します
Rob

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@Rob基本的に、あなたのメンタルモデルには、通常のオブジェクトと同じように空間内に位置を持つ質量とイベントホライズンがあるようです。それはそうではありません。特異点とイベントホライズンはどちらも極端に湾曲した時空の側面であり、その挙動は、その湾曲した時空でしかおおよそ理解できません。これを考慮したシミュレーションについては、youtube.com / user / SXSCollaborationご覧ください
Steve Linton

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@Fax卵形の領域は、物があまりにも離れないようにします。2つのブラックホール間の「境界」に対して「垂直に移動する」ものはすべて、2つのブラックホール間のラグランジュ点に向かって引き戻す結合重力に打ち勝つために十分な運動量を必要とします(覚えていても、両方と戦う必要がありますそれらが1つだけの場合はエスケープします)。ラグランジュ点での脱出速度が光の速度を超える場合、ラグランジュ点自体は、結合されたイベントの地平線内にあり、ブラックホールは結合します。
Draco18s
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