Как часть массы черной дыры (ЧД) покидает горизонт событий (ГД) либо ЧД, либо объединенной ГД двух слившихся ЧД?

Масса черной дыры — удивительно неуловимая величина. Если вы запишете тензор энергии-импульса для черной дыры, вы обнаружите, что он равен нулю везде, кроме сингулярности, где он не определен. Именно по этой причине черная дыра описывается как вакуумный раствор .

Когда мы говорим о массе черной дыры, мы имеем в виду массу АДМ , и это величина, вычисляемая из геометрии пространства-времени.

Смысл всего этого в том, что если изменится геометрия какой-то области пространства-времени, то изменится и ее АДМ-масса, а поскольку слияние двух черных дыр, безусловно, считается изменением геометрии, то не следует удивляться изменению общей массы. Нет причин ожидать, что сумма масс исходных черных дыр сохранится, и это действительно не так.

Масса ЧД является сохраняющейся величиной и не может покинуть горизонт ЧД.

Все, с чем вы взаимодействуете, находится за горизонтом. Абсолютно все. То, что вы называете массой, — это ярлык, который вы даете определенному виду искривления, обнаруживаемому вне черной дыры. Дело в том, что материя, упавшая в черную дыру, оставила ее снаружи искривленной при прохождении. Точно так же искривилось пространство-время вне Земли и искривилось пространство-время вне Солнца. Падающая внутрь материя искривляет пространство-время снаружи. Это на самом деле то, что делает материя.

Если у вас есть сферическая оболочка массы над планетой, у вас есть решение типа$M+m$над оболочкой и решение типа$M$между оболочкой и поверхностью планеты. Это два разных решения, и разница в типе$m$и соединение вместе двух растворов - это именно то, что масса массы$m$делает. При падении снаряда область, имеющая тип$M+m$становится больше (это часть над раковиной, и оболочка падает).

Тем не менее, при слияниях некоторый процент (в GW150914 это было около 5 процентов, или 3 массы Солнца) массы двойной системы ускользнул либо до (один из двух горизонтов ЧД), либо после начала слияния (слияние одного горизонта, из слившихся горизонтов), и превратились в гравитационные волны.

Это неправильно. Давайте добавим еще один уровень точности к этой модели оболочки. Во-первых, отметим, что не масса материи соединяет два типа решений вместе. Это плотность энергии (и, в меньшей степени, плотность импульса, поток импульса, давление и напряжение, все пять вместе составляют тензор энергии-напряжения). По мере падения оболочки энергия увеличивается, но тип решения снаружи остается прежним. Это связано с тем, что на самом деле больше энергии соединяет два решения вместе, чем требуется, чтобы соединить их вместе дальше.

Таким образом, вы можете извлечь энергию из этой падающей оболочки и отправить ее наружу. Но тогда у него такое же количество материи, но меньше энергии. А теперь и ближе. Таким образом, он фактически соединяет различные решения вместе. Итак, у вас есть планета, слой оболочки и над ним энергия, которую вы извлекли и отправили вверх. Вне всех трех у вас есть тип$M+m$под энергетическим слоем у вас есть$m/2+M$а под скорлупой у тебя еще есть$M.$Так как эта энергия позже расширяется вверх и, в конце концов, достигает вас (сейчас она такая тонкая и слабая, из-за того, что растянулась на огромной площади, что вы едва замечаете ее), тогда вы становитесь внутри нее, и поэтому вы видите тип$m/2+M$решение. Похоже, что какая-то «масса» ушла из раствора, но каждый атом все еще там.

Какой смысл во всем этом. В основном гравитационная «масса» объекта не является суммой масс всех частей. И действительно, она может быть меньше суммы масс частей. Как в нашем примере.

Даже без гравитации масса системы может сильно отличаться от суммы масс ее частей. Но то, что вы назвали массой в гравитационной системе, вероятно, в любом случае было энергией.

Итак, теперь две черные дыры имеют массу, которая может быть меньше массы дыр. Большой. И энергия может быть извлечена таким же образом. Если части движутся, мы можем замедлить их, пока они приближаются. Так же, как мы сделали с оболочкой. Каждый атом объектов может быть все еще там. Но мы крадем их энергию, поэтому система, частью которой они являются, может иметь меньшее значение.$M$параметр.

Вопрос в том, как уменьшилась масса ЧД?

Система двух черных дыр имеет массовый параметр, не являющийся суммой параметров частей. Ни у одной реальной системы параметр массы не является в точности суммой параметров частей. В системе есть части, которые сближаются и двигаются. Замедляя их относительно друг друга, можно уменьшить параметр системы. И это то, что происходит. Конечно, они ускоряются. Но они замедляются по сравнению с тем, насколько они ускорились бы без волн.

Попадали ли в ЧД какие-то виртуальные частицы с отрицательной массой?

Нет. И масса — это не сумма масс частей, так что частицы с отрицательной массой и сохраняющаяся аддитивная масса — это не способ думать о чем бы то ни было.

Итак, если нет, то каким образом отрицательный потенциал, связывающий взаимную гравитационную энергию двух ЧД, крадет массу у двойных систем?

Без волн два объекта на орбите были бы объединенной системой со своей собственной скоростью вращения.$J$и размер$M$и степень кривизны. Это тип искривления, который может быть вызван быстро вращающимися объектами, которые находятся ближе, или более медленными объектами, которые находятся дальше.

Они начинаются как более отдаленные объекты, вращающиеся медленнее. Это нормально. Когда они подходят ближе, они могли бы двигаться таким образом, что производит такое же$M$и$J$кривизна типа, и это потребовало бы большего вращения и большей кинетической энергии. Чтобы было точно так же$M$и$J$они должны были бы иметь очень специфическую дополнительную энергию и вращение.

Но когда они испускают волны, их скорость оказывается ниже заданной. У решения вне их меньше. И это точно так же, как в примере с отправкой этого слоя энергии вверх. Это промежуточное решение с меньшим параметром. Когда волны уходят, мы видим старое$M$и$J$решение, пока волны не доберутся до нас, тогда мы находимся под этим слоем и видим меньший$M$решение.

Пожалуйста, не размахивайте руками. Я смотрел везде и видел только размахивающие аргументы о потенциальной или другой энергии вне ЧД, но масса - это внутренняя (внутри горизонтов) и сохраняющаяся величина ЧД.

Масса не является внутренней величиной (это метка, присвоенная областям пространства-времени за пределами горизонта). И тоже не сохраняется. Или даже добавка. Если вы настаиваете на том, что это так, когда это не так, вы не сможете выучить правильную физику. И энергия не сохраняется в общей теории относительности, поэтому я все равно не уверен, к чему вы стремитесь.

угловой момент, можно извлечь (т.е. избежать EH). Угловой момент через процесс Пенроуза, возможно, заряд тоже. То же самое и с массой?

Когда вы извлекаете угловой момент, медленно опуская части, вы также извлекаете энергию, что и является параметром$M$в целом соотносится с.