Являются ли черные дыры сферическими при слиянии?

Я думал о черных дырах, особенно в последние минуты перед двумя слияниями. Мне интересно, всегда ли черные дыры или, точнее, их горизонты событий, сферические. Мне кажется, что в моменты, предшествующие двум слияниям, их соответствующие горизонты событий будут растянуты, что-то вроде того, как Луна вызывает приливы нашего океана. Я нарисовал (плохую) диаграмму того, как, по-моему, они могут выглядеть. Обратите внимание, что горизонты событий ближе к сингулярности на внутренней стороне, потому что гравитация от каждой черной дыры находится в оппозиции. Горизонты событий находятся дальше от сингулярности на внешней стороне, потому что сила тяжести от каждой черной дыры складывается.

black-hole gravity

— Ryan_L
источник

Важный, если не точный обман - последний пункт в astronomy.stackexchange.com/questions/28610/…

— Стив Линтон

Одна проблема в этом вопросе состоит в том, что по определению черная дыра - это место, где пространство и время сильно искажены, и вещи, как правило, происходят довольно быстро. Поэтому простой вопрос о том, в какой форме находятся горизонты событий в конкретный момент, на самом деле не является четко определенным вопросом. Определение того, какие события происходят одновременно, является несколько произвольным процессом, зависящим от наблюдателя, в то время как определение «формы» в значительной степени требует некоторой дифференциальной геометрии. Моделирование SXS ( black-holes.org ) делает попытку, и вы можете прочитать их документы для деталей.

— Стив Линтон

Даже отдельные черные дыры с ненулевым угловым моментом (которые «вращаются») имеют несферические «формы» .

— StephenG

Ответы:

Не нужно угадывать. В этой области сделано серьезное исследование. Даже в Википедии есть некоторая информация:

Когда две черные дыры приближаются друг к другу, форма утконоса выступает из каждого из двух горизонтов событий в направлении другого. Этот выступ продолжается длиннее и уже, пока не встретит выступ от другой черной дыры. В этот момент горизонт событий имеет очень узкую X-форму в месте встречи. Выступы вытянуты в тонкую нить. Место встречи расширяется до примерно цилиндрического соединения, называемого мостом.

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

Существуют исследовательские работы с изображениями, показывающими результаты расчетов формы горизонтов событий при слиянии. Вот пример:

Изображение выше взято из этой статьи:

О тороидальных горизонтах в бинарных черных дырах

Мы исследуем структуру горизонта событий для численного моделирования двух черных дыр, которые начинаются на квазициркульной орбите, вдохновляются и, наконец, сливаются. Мы находим, что пространственное поперечное сечение объединенного горизонта событий имеет сферическую топологию (до предела нашего разрешения), несмотря на ожидание того, что общие двойные слияния черных дыр в отсутствие симметрий должны привести к горизонту событий, который кратковременно имеет тороидальный крест раздел.

— Флорин андрей
источник

+1 Прекрасные картинки. Я ценю, как оси XYZ в углах абсолютно ничего не дают.

@ user28113 Координаты имеют смысл в контексте моделирования, описанного в статье. Это фактические результаты численного анализа, а не «впечатление художника» о явлении.

— Флорин Андрей

@WhitePrime Черные дыры - это просто сильно искаженное пространство-время. В единственном числе наша математика взрывается, поэтому бессмысленно много говорить об этом. Горизонт событий - это граница, где вещи во многом различаются, но это не линия, проведенная на песке, и не «твердый объект». Это больше похоже на экватор - вы знаете, что он есть, вы можете измерить и рассчитать его, но на земле нет белой линии с надписью «Экватор». На форму горизонта событий влияет вращение, другие массивные тела поблизости и т. Д. Это было бы сферически для статичной изолированной черной дыры.

— Флорин Андрей

@ WhitePrime Да, конечно. Но резиновые шарики - не единственное, что может «раскачиваться». Пространство-время само по себе может колебаться. Частицы в магнитной ловушке могут колебаться. Целые вселенные могут колебаться, если условия будут правильными. «Колебание» просто означает, что есть сила, которая противодействует деформации, и она возвращает систему к начальной точке, но она выходит за пределы и деформируется в противоположном направлении, а затем снова возвращается и т. Д. Многие вещи могут сделать это.

— Флорин Андрей

Квадратные кольца дыма качаются. Что касается границы, которая называется горизонтом событий, то это просто разграничение области пространства, внутри которой мы, находясь снаружи, не можем назначить «когда» любому событию, которое происходит внутри. Там что-то происходит, но нам нужно подождать бесконечное количество времени, чтобы увидеть это.

— Draco18s

Из вопроса Чему можно научиться или отметить в этом видео LIGO Orrery? мы можем посмотреть видео LIGO Orrery (которое было вдохновлено потрясающим Kepler Orrery IV ).

Я сделал небольшой скриншот GIF низкого качества из снимков экрана, видео гораздо интереснее.

Трудно было убедиться, что именно изображено, как упомянуто в этом ответе, но, вероятно, поверхности изображают что-то, по крайней мере, немного похожее на горизонт событий.

ЛИГО Оррери

— UHOH
источник