Размер радиуса горизонта событий черной дыры, созданной слиянием двойной системы черных дыр

Предположим, что у вас есть бинарная система с черной дырой, и все сказанное здесь возможно. Их большие массы привели бы к большому излучению гравитационных волн. Потеря орбитальной энергии и углового момента из-за этого гравитационного излучения должна в конечном итоге привести к слиянию двух черных дыр в одну черную дыру, содержащую объединенную массу слившихся черных дыр.

При этом означает ли большая совокупная масса вновь образованной черной дыры, что радиус нового горизонта событий больше, чем радиус горизонтов событий сингулярных черных дыр? Я не знаю, существует ли формула, связывающая массу с радиусом, или это по существу концептуально-гипотетическая концепция, и ответ прост: чем больше масса черной дыры, тем больше радиус ее горизонта событий.

Ответы (2)

«Радиус» (физической поверхности нет) горизонта событий вращающейся черной дыры зависит как от ее массы, М и угловой момент Дж , и определяется уравнением

р знак равно г М с 2 + ( г М с 2 ) 2 − ( Дж М с ) 2 .

Поэтому сложно (во всяком случае мне) дать прямой ответ на ваш вопрос. Когда две черные дыры сливаются, у каждой из них будут свои массы и угловой момент, плюс на орбите будет угловой момент. Гравитационные волны, излучаемые при слиянии, могут отнимать массу у системы в целом (например, конечная масса первого наблюдаемого слияния черных дыр была на три массы Солнца меньше, чем сумма масс сливающихся компонентов).

Так что в целом да, для невращающихся черных дыр горизонт событий растет вместе с общей массой. Но если в результате слияния образуется черная дыра с максимальным спином, где Дж знак равно г М 2 / с , то окончательный горизонт событий может быть вдвое меньше, чем радиус Шварцшильда ( 2 г М / с 2 ), даже несмотря на то, что общая масса больше, чем черные дыры, которые в нее внесли свой вклад.

Однако я думаю, что, безусловно, верно то, что невозможно добавить массу (даже в виде другой черной дыры) к данной черной дыре и уменьшить горизонт событий, каким бы ни был угловой момент, создаваемый этой массой. (раздел 4.2 «Черных дыр», Рейн и Томас, 2015 г., Imperial College Press).

Деталь, но гравитационные волны тоже могут уносить угловой момент.

Да, есть простая формула, связывающая массу с радиусом. Он называется радиусом Шварцшильда . Это действительно хорошо объяснено в Википедии с примерами.

Цитата:

Радиус Шварцшильда - это радиус сферы, такой, что если бы вся масса объекта была сжата внутри этой сферы, скорость убегания от поверхности сферы равнялась бы скорости света.

Формула:

р с знак равно 2 М г с 2
Как видите, за исключением самого радиуса и массы, все остальные являются константами (c = скорость света, G = гравитационная постоянная). Итак, чем вдвое больше масса, тем вдвое больше радиус.

Поэтому да, после слияния размер будет больше (я думаю, это ваш первоначальный вопрос), хотя не уверен, что это точная сумма из-за какой-то потери энергии во время слияния. В качестве примечания: нет необходимости иметь бинарную систему столкновений черных дыр, чтобы определить или изменить размер черной дыры, она может расти, просто поедая окружающие частицы, газ и т. д.

За исключением того, что объединенная двойная черная дыра не будет черной дырой Шварцшильда. Ваш ответ требует дальнейшего рассмотрения/сложности, поскольку горизонт событий черной дыры Керра меньше.
Ты прав. Я рассматривал простейший пример, чтобы показать, что это не «концептуально гипотетическая концепция», но ваш ответ более точен. Из этого я задаюсь вопросом, сжимает ли спин горизонт событий и делает сингулярность кольцеобразной, может ли быть вращение настолько быстрое, что оно сжимает горизонт событий внутри радиуса сингулярности, или это невозможно, потому что я упускаю какую-то концепцию.
Материал не может срастаться таким образом, чтобы он увеличивал Дж / М к > 1 .
Размер радиуса горизонта событий черной дыры, созданной слиянием двойной системы черных дыр
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v