Когда двойные черные дыры сливаются, они излучают гравитационные волны в три этапа: инспиральный, когда две черные дыры теряют угловой момент через гравитационные волны со скоростью, которая становится заметной непосредственно перед их слиянием, слияние, когда горизонты событий фактически соприкасаются и становятся единым целым; который производит гравитационные волны с самой высокой амплитудой и частотой, а также цикл, когда новая черная дыра принимает сферическую форму и теряет избыточную энергию, испуская гравитационные волны, амплитуда которых быстро уменьшается до такой степени, что LIGO не может ее обнаружить.
Мой вопрос заключается в том, действительно ли когда-либо заканчивается фаза звонка, есть ли конечное количество времени, прежде чем она потеряет всю свою энергию и осядет в «идеальной» черной дыре Керра, или это похоже на излучение черного тела, где скорость испускания энергии равна пропорциональна количеству энергии, которое осталось излучать, а это означает, что черная дыра, рожденная в результате слияния черных дыр, будет продолжать излучать экспоненциально все более и более слабые гравитационные волны навсегда (или, по крайней мере, до тех пор, пока она не распадется от излучения Хокинга в далеком-далеком будущем). )
Распад кольцевых мод является экспоненциальным, с «периодом полураспада», определяемым массой и спином черной дыры (и номерами мод моды). Так что (по крайней мере, в контексте классической общей теории относительности) этот распад длится вечно.
Однако в какой-то момент затухающее поле станет настолько слабым, что нам придется начать беспокоиться о квантовании затухающего поля. (Технически это потребовало бы понимания квантовой гравитации, чего мы не делаем. Хотя многое можно сделать из пертубативной квантовой гравитации, которая относительно хорошо изучена.) Возможно, что через некоторое конечное время все кванты в моде действительно испарятся, а мода достигнет своего основного состояния. Шкала времени, в течение которой можно было бы ожидать, что это произойдет, удивительно коротка.
РЕДАКТИРОВАТЬ:
Вот оборотная сторона расчета оболочки: предположим, что черная дыра массой 100 солнечных образовалась в результате слияния черных дыр со спином (как это типично). Доминирующая мода в кольце этого слияния будет иметь частоту около 1 кГц и время полураспада около 4 миллисекунд.
Теперь предположим, что квантование гравитационного поля следует стандартным каноническим правилам квантования, что означает, что кванты этой моды имеют энергию .
Далее предположим, что около 10% оставшейся массы бинарной системы отложилось в этом режиме понижения (преувеличение). Это будет означать примерно квантов этого режима. Это звучит как много, но оно будет уменьшено примерно до 1 кванта всего за 260 периодов полураспада, что в данном случае соответствует примерно 1 секунде.
Таким образом, мы можем быть достаточно уверены, что в течение нескольких секунд после слияния ЧД мы находимся в ситуации, когда нет квантов в режимах рингдауна, и черная дыра достигла своего основного состояния.
Тимм