Какова реальная скорость слияния черных дыр?

Какова реальная скорость слияния черных дыр?

Он варьируется в зависимости от объекта и во время слияния (и не увеличивается четко линейно).

Объект с большой массой не может приблизиться к скорости света, для этого потребовалась бы почти бесконечная энергия. Чрезвычайно крошечные объекты, частицы, могут приближаться к скорости света, но на самом деле не достигать ее. Свет может двигаться со скоростью света только в вакууме. Гравитация всегда движется со скоростью света, в отличие от всего , что движется медленнее.

Первая анимация показывает, что происходит, когда два больших объекта приближаются друг к другу, промахиваются, а затем не разлетаются друг от друга — они оказываются в ловушке на экстремально эллиптической орбите .

Вторая анимация показывает, что происходит, когда орбиты относительно близки,> ~ 0,01 парсека - вместо эллиптической орбиты у них есть несколько круглая орбита вокруг барицентра .

Существует множество различных траекторий и результирующих орбит, на двойные также влияют: приток, отток и другие объекты, входящие и выходящие из области их орбит. Нет одного ответа, нет двух одинаковых.

Статья « Наблюдение за гравитационными волнами от слияния бинарных черных дыр » (11 февраля 2016 г.) Б. П. Эбботта и др. предлагает одно исследование одного слияния , они приводят такую ​​иллюстрацию:

Вверху: расчетная амплитуда деформации гравитационной волны от GW150914, спроецированная на H1. Это показывает полную полосу пропускания сигналов без фильтрации, использованной для рис. 1. На вставках показаны численные модели относительности горизонтов черных дыр по мере их слияния. Внизу: кеплеровское эффективное расстояние между черными дырами в единицах радиуса Шварцшильда ($R_S=2GM/c^2$) и эффективная относительная скорость, определяемая постньютоновским параметром$v/c=(GMπf/c^3)^{1/3}$, куда$f$- частота гравитационных волн, рассчитанная с помощью численной теории относительности, и$M$– общая масса (значение из табл. 1).

Между этими расстояниями возникает ситуация, называемая проблемой финального парсека .

Окончательная проблема с парсеком

Когда две галактики сталкиваются, сверхмассивные черные дыры в их центрах не сталкиваются лоб в лоб, а проносятся мимо друг друга, если какой-то механизм не сводит их вместе. Наиболее важным механизмом является динамическое трение , благодаря которому черные дыры сближаются на несколько парсеков. На этом расстоянии они образуют связанную бинарную систему. Двойная система должна каким-то образом терять орбитальную энергию , чтобы черные дыры вращались ближе друг к другу или сливались.

Сначала объяснение простое. Черные дыры передают энергию газу и звездам между ними, выбрасывая материю на высокой скорости с помощью гравитационной рогатки и тем самым теряя энергию. Однако объем пространства, подверженного этому эффекту, уменьшается вместе с орбитами, и когда черные дыры достигают расстояния около одного парсека, между ними остается так мало материи, что потребуются миллиарды лет, чтобы вращаться достаточно близко, чтобы слиться. - больше, чем возраст Вселенной. Гравитационные волны могут вносить значительный вклад, но только до тех пор, пока расстояние не уменьшится до гораздо меньшего значения, примерно 0,01–0,001 парсек.

Тем не менее, сверхмассивные черные дыры, по-видимому, слились, и в PKS 1302-102 наблюдалась пара в этом промежуточном диапазоне . Вопрос о том, как это происходит, является «последней проблемой парсека».

Был предложен ряд решений окончательной проблемы парсека. Большинство из них связано с взаимодействием массивной двойной системы с окружающим веществом, будь то звезды или газ, которые могут извлекать энергию из двойной системы и заставлять ее сжиматься. Например, если рядом с орбитальной парой проходит достаточное количество звезд, их гравитационный выброс может сблизить две черные дыры гораздо быстрее, чем это было бы в противном случае.

См. ссылку « Последняя проблема с парсеком » для всей веб-страницы.

"... гравитационное замедление времени ..."

Означает: во временном масштабе черной дыры время движется вперед нормально как для черной дыры, так и для наблюдателя в их собственных кадрах . В кадрах друг друга внешний наблюдатель видит, что время черной дыры как бы остановилось, в то время как наблюдатель черной дыры видит, что время внешнего наблюдателя проходит очень быстро.