Слияние бинарных черных дыр, вид изнутри горизонта событий

Возможно, это не совсем то, к чему вы стремитесь, но все, что мы видим или слышим, связано с событиями до того, как сформируется горизонт. И гравитационные волны тоже излучаются до образования горизонта.

Это означает, что в этих звездах и между этими звездами происходят события, которые происходят после испускания волн, которые мы видели. Весь путь в центре звезды мы называем первой черной дырой, а весь путь в центре звезды мы называем второй черной дырой и в любой части пространства между ними.

Так что мы знаем, как это выглядит. И мы можем это решить. И вы видите две звезды, вращающиеся вокруг друг друга. Никаких особенностей. Нет горизонтов событий. Просто сигналы, растянутые во времени, исходят к нам.

Так что это «внутри» в том смысле, что в нем нет отверстий или недостающих частей. Просто предгоризонтные события очень растянуты во времени, поэтому небольшая их часть охватывает большую часть нашего времени. И, по крайней мере, это самые научные части.

Я как раз думал об этом конкретном вопросе и, кажется, придумал ответ, который вам, вероятно, не понравится: это не имеет значения. К сожалению для нас (или к счастью?), все, что происходит внутри горизонта событий, совершенно непознаваемо снаружи. Хотя мы можем иметь картину метрики внутри горизонта событий на некотором расстоянии, мы должны ожидать, что классическое приближение нарушается по мере того, как мы продвигаемся дальше. Тот факт, что в центре черной дыры в ОТО имеется сингулярность, указывает не на наличие области бесконечной плотности, а на то, что ОТО в целом разрушается на таком масштабе.

Кроме того, обратите внимание, что гравитационные волны, излучаемые при недавнем слиянии, которое мы обнаружили, излучаются не изнутри горизонта событий, а снаружи горизонта — в противном случае они не ускользнули бы, как вы упомянули.

Однако в одной статье, которую я читал, описывалась форма фотонной сферы слияния (максимально заряженных) черных дыр, которая имеет аналитическое решение. Я ожидаю (но я не проводил расчетов, поэтому я не совсем уверен), что горизонт событий примет форму, подобную форме фотонной сферы (но меньшего размера) во время фактического события слияния. Как только горизонт событий становится сферой, то, что происходит внутри, больше не имеет значения — все, что находится за пределами горизонта событий, не может отличить черную дыру с двумя сингулярностями от черной дыры с одной сингулярностью, поэтому для всех целей и задач , мы можем считать его имеющим единственную особенность.

Однако один вопрос, который, возможно, стоит исследовать, заключается в том, как именно сочетаются горизонты событий и их динамика — что происходит, когда они перекрываются или могут ли они даже перекрываться? Кроме того, интересное продолжение вашего вопроса: если у вас есть две черные дыры (одинаковой массы), которые вот-вот столкнутся с нулевым прицельным параметром, и поместите точечную частицу точно между двумя телами, что произойдет с этой точечной частицей? Ясно, что черные дыры сталкиваются, однако с точки зрения удаленного наблюдателя частица никогда не сможет пересечь горизонт событий ни одной из черных дыр. Так его выдавливают? Равномерно распределяться по обоим горизонтам? Это больше, чтобы рассмотреть.

Идеальный симметричный вид без новых расширений: за горизонтом есть привилегированное направление. Каждая ЧД попадает в другую. Ничего не ускользнет, ​​кроме гравитационных волн, излучаемых в связи с формой.

С точки зрения каждого, все происходит так, как если бы были звезда и черная дыра.

Слияние бинарных черных дыр, вид изнутри горизонта событий

На горизонте событий «координатная» скорость света, по мнению удаленных наблюдателей, равна нулю . Итак, если бы вы наблюдали за слиянием изнутри горизонта событий, а я каким-то образом наблюдал за вами оттуда, где сижу, через свой пузырь художественной лицензии, я бы сказал, что у вас вообще нет обзора. Между этим и «правильная скорость равна c» возникает конфликт. См. книгу Кевина Брауна « Формирование и рост черных дыр» и обратите внимание на упоминание бесконечности будущего. Насколько я могу судить, чтобы что-то увидеть, требуется целая вечность. Вы его еще не видели и никогда не увидите.

Как развивалась метрика внутри горизонта событий черных дыр, слияние которых вызвало сигнал GW150914?

Я не знаю. Но черная дыра является черной дырой по какой-то причине, а не потому, что пространство падает. Это потому, что «координатная» скорость света равна нулю. Это говорит о том, что внутри горизонта событий нет эволюции.

В принципе метрика Шварцшильда невращающейся черной дыры известна внутри горизонта событий.

Я скорее думал, что метрика Шварцшильда действительна только за пределами горизонта событий , согласно комментарию Грэма Рида.

хотя аналогичное решение Керра для вращающихся черных дыр, по-видимому, имеет нефизические свойства в этой области.

Согласованный. Взгляните на цифровые статьи Эйнштейна , и вы можете прочитать это из 1920 года: «искривление световых лучей происходит только в пространствах, где скорость света пространственно переменна» . Он не использовал слово «координата», что предполагает, что на горизонте событий скорость света равна нулю. Что говорит о том, что скорость вращения тоже равна нулю.

Можно ли хотя бы смоделировать динамику метрики внутри горизонта событий при слиянии черных дыр и получить осмысленный ответ?

Может быть. Но мое прочтение цифровых бумаг Эйнштейна состоит в том, что в них нет никакой динамики. Как это ни парадоксально, нисходящий фотон замедляется . См. эту статью PhysicsFAQ редактора Дона Кокса.

Если да, то что произойдет и что увидит наблюдатель внутри горизонта событий?

Может быть, есть способ, которым мы можем получить свой пирог и съесть его, в том смысле, что расширение Вселенной не ограничивается скоростью света. Но я все еще не надеюсь, что этот наблюдатель что-нибудь увидит в ближайшее время.

Если нет, то почему?

Потому что свет не выходит. Потому что гравитационное замедление времени бесконечно. Потому что координатная скорость света равна нулю.

Основным источником вдохновения для этого вопроса является моя полуньютоновская интуиция о том, что как только горизонты событий сольются, две сингулярности будут быстро вращаться вокруг друг друга внутри горизонта событий и в конечном итоге врежутся друг в друга из-за излучения гравитационных волн (которые, конечно, должны оставаться неизменными). в ловушке внутри горизонта событий). Я очень сомневаюсь, что эта интуиция верна. Может ли общая теория относительности дать нам лучший ответ?

Я думаю, что да, но я на стороне интерпретации замороженных звезд, и в настоящее время я в меньшинстве. Снова см. книгу Кевина Брауна «Формирование и рост черных дыр» :«Между прочим, нам, возможно, следует оговорить наш отказ от интерпретации «замороженной звезды», потому что она действительно (возможно) дает полезное описание явлений за пределами горизонта событий, по крайней мере, для вечной статической конфигурации. Исторически две наиболее распространенные концептуальные модели для общей теории относительности были "геометрическая интерпретация" (в первоначальном понимании Эйнштейна) и "полевая интерпретация" (по образцу квантово-полевых теорий других фундаментальных взаимодействий). приводят к различным представлениям о пределе гравитационного коллапса. Согласно полевой интерпретации, часы идут все медленнее по мере приближения к горизонту событий (из-за напряженности поля), а естественная "пределом» этого процесса является то, что часы асимптотически приближаются к «полной остановке» (т. е. идут с нулевой скоростью). Они продолжают существовать до конца времени, но они «заморожены»…»

Эта интерпретация замороженных звезд говорит о том, что не существует никаких точечных сингулярностей. Кевин Браун предполагает, что Эйнштейн поддержал бы другую, более распространенную интерпретацию, но я так не думаю. Когда вы роняете карандаш, он падает, потому что скорость света на полу меньше скорости света перед вашим лицом. Но когда вы находитесь на горизонте событий, скорость света перед вашим лицом равна нулю. И ниже этого быть не может .