Как изменится расстояние от сингулярности до края горизонта событий, если поместить рядом две черные дыры равной массы? И появится ли возможность у объекта покинуть горизонт событий, если сразу после перехода за его границу он окажется в точке между сингулярностью с одной стороны и другой черной дырой — с другой?

#астрофизика
+2
#горизонт событий
#черная дыра
10.07.2023
68 486
Сложный вопрос

О расстоянии «до сингулярности»

Некоторые ученые предполагают, что в центре черной дыры существует сингулярность — то есть области с бесконечной плотностью. Горизонтом событий называют «границу» черной дыры — ту область, куда что-то может попасть, но откуда ничто не может вырваться. Однако заметим, что сингулярности не наблюдаются непосредственно и при нынешнем уровне развития физики остаются лишь теоретическим построением.

Вопрос выше звучит предельно интригующе, примерно как «кто сильнее — кит или слон?».

Дело в том, что если мы поместим две черные дыры действительно рядом, то они неизбежно начнут сближаться до полного слияния. Такие события реально происходят, причем довольно часто. Поскольку подавляющее большинство черных дыр астрономам не видны, фиксировать такие слияния научились только семь лет назад, после появления достаточно чувствительного детектора гравиволн (LIGO).

Гравитационные волны большой энергии возникают при слиянии двух черных дыр, или двух нейтронных звезд, или черной дыры и нейтронной звезды. Если мы разместим две ЧД друг рядом с другом, они сольются, причем около 5% их массы превратится в гравитационные волны. Сами эти волны локальной массы не имеют, поэтому собственно гравитационного воздействия не оказывают.

Итак, вот ответ на первый вопрос: если разместить рядом две черные дыры, они сольются, отчего расстояние от «сингулярности» (центр ЧД) до горизонта событий (внешняя граница ЧД) неизбежно увеличится. Ведь итоговая черная дыра хотя и будет на 5% легче двух исходных, в то же время все равно по массе будет больше, чем любая из двух исходных дыр. Значит, будет больше и ее радиус — расстояние от центра до внешней границы.

Что не так с самой «сингулярностью»

Мы не просто так пишем «сингулярность» в кавычках. По современным физическим представлениям, состояние сингулярности не существует как таковое — это лишь абстракция, которую часто использовали на более ранней стадии развития физики. Более детально о том, почему сингулярностей не существует, можно прочитать в вышедшей в 2023 году книге физика Николая Горькавого «Осциллирующая Вселенная».

В свете изложенного в этой книге можно констатировать: вероятнее всего, внутренняя часть черной дыры не имеет в центре никакой сингулярности — напротив, вещество в ней распределено сравнительно равномерно.

О «возможности вырваться»

Вторая часть вопроса гласит: «И появится ли возможность у объекта покинуть горизонт событий, если сразу после перехода за его границу он окажется в точке между сингулярностью с одной стороны и другой черной дырой — с другой?»

Возможность перехода за границу горизонта событий у любого объекта (или существа) с одной стороны есть, а с другой — нет. За пределы своего исходного горизонта событий он выйдет автоматически: ведь горизонт событий итоговой ЧД после слияния двух исходных станет заметно больше.

Но это лишь иллюзия выхода. Из одной жестко ограниченной области такой объект (или существо) просто попадет в более крупную — но все так же жестко ограниченную — область. Очень отдаленная аналогия такого «выхода за пределы горизонта событий» есть в известном романе Пелевина: долго сидевший человек, выйдя из зоны и попав в Париж, ведет себя как в зоне. Как поясняет другой герой того же романа, на самом деле бывший заключенный так и не вышел из зоны: просто его зона расширилась до такой степени, что стала включать Париж.

Кстати, в этой аналогии меньше от аналогии, чем может показаться, и больше от реальной космологии. Дело в том, что, согласно упомянутой выше книге, наша Вселенная прошла в чем-то похожий путь. Когда-то она была черной дырой не очень большой массы и размеров, но постепенно расширилась до современных размеров — почти сотни миллиардов световых лет в диаметре.

Комментарии

24 Комментариев
-
0
+
Скорее всего вся масса которая попадает в ЧД превращается в энергию по закону Эйнштейна E=mc2. Это как раз объясняет то что при столкновении ЧД выделяется энергия в виде гравитационных волн, а не выбрасывается материя, хотя бы в виде джетов.
    John Smith
    14.11.2023
    -
    0
    +
    Масса чуть ли не единственная характеристика черных дыр. Если вся масса в черных дырах превращается в энергию, то как тогда эти черные дыры различаются по массе? Если бы энергия могла выбрасываться иначе, то черные дыры не были бы черными дырами.
Время частиц перешедших границу потечёт в обратном направлении если размеры входящего объекта не превышают ,,x,,площади входа при которых сила притяжения перестанет быть только перпендикулярно центру. Тогда будут разрушения . Корабль никогда не долетит до,, центра,, чд,,
-
0
+
ЧД разлагает вещество на информацию и гравитацию Значит ли это что ЧД это хранилище квантов информации?
Zhe Sh
12.07.2023
-
0
+
Вообще, для невращающейся ЧД радиус Шварцшильда, он же радиус горизонта событий, зависит только от массы ЧД. Сл-но, неважно, что происходит рядом с ЧД, горизонт событий от этого не изменяется.
    При слиянии -- меняется. Две ЧД рядом друг с другом (так, что горизонты событий удалены на расстояние сопоставимое с диаметром ЧД) сколько-нибудь значительное время -- будут сливаться.
    Ivan Cachinsky
    12.07.2023
    -
    1
    +
    Это статическое решение. Динамически всё может быть намного хитрее. Например, самолёты и велосипеды статически неустойчивы, однако ж в динамике летают и ездят.
Проблемы физики-теоретики рассматривают по условиям трехмерного геометрического пространства, в котором мы себя ассоциируем. На самом деле, вселенные многомерны, для нас трехмерная, другие от нулевого измерения (бесконечно малая точка) для бесконечно большого количества измерений, что можно представить как т.н. сингулярность
Alexey Nepogodyev
11.07.2023
-
-1
+
А вам не кажется, что даже при слиянии двух сингулярностей, вы окажетесь в разных временных континиумах.ведь время там остановилось в разные интераалы
    Выше обозначено: сингулярности не существует. Как эфира. Это просто концепция из более ранних эпох развития физики. Если же вы про слияние ЧД, то после него внутри образуется одна область пространства, ничем не разделенная. Время внутри черной дыры не останавливается. Вот с точки зрения наружного наблюдателя тот, кто падает в ЧД действительно в какой-то момент "замерзает", у самой границы, но это кажущееся замедление. В реальности сам падающий никакого замедления не заметит -- просто нырнет за горизонт событий и все. Не снижая скорости.
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      Тогда ещё вопросы. Согласно ОТО, время таки может ускоряться и замедляться относительно вас, вплоть до того, что есть возможность рассинхронизировать (изначально локально) синхронные часы. Или процессы, вроде старения близнецов. Получается, что это не иллюзия, не кажущееся замедление? Что есть какие-то временные линии, цепочки событий, которые всё-таки можно "переплетать"? Получается, время многомерное? Сколько у него измерений, может быть тоже три или даже больше?
        "Согласно ОТО, время таки может ускоряться и замедляться относительно вас, вплоть до того, что есть возможность рассинхронизировать (изначально локально) синхронные часы. Или процессы, вроде старения близнецов. Получается, что это не иллюзия, не кажущееся замедление?" Безусловно может -- если вы начнете двигаться на околосветовых скоростях, то относительно тех, кто двигается с малыми скоростями время для вас будет течь замедленно. Просто в случае падения в ЧД ситуация иная. "Что есть какие-то временные линии, цепочки событий, которые всё-таки можно "переплетать"? Получается, время многомерное? Сколько у него измерений, может быть тоже три или даже больше?" Про переплетать -- не понял вопрос. Про время -- это и есть четвертое измерение нашей Вселенной. Это одно измерение.
      -
      0
      +
      Но если он так замедлен, то эта черная дыра может успеть слиться с другой чд или потерять всю массу, или что-то может случиться со всей вселенной, пока он падает?
-
0
+
Полагаю, что при слиянии двух ЧД (а это ускоряющееся вращение) горизонты событий имеют не сферическую, а искаженную форму. На каком то этапе они сливаются в виде «рукава». Мне вот интересно другое - излучение Хокинга обусловлено неким «разрывом» виртуальных электрон-позитронных пар. Отсюда возможно наивный и нелепый вопрос - по ту сторону горизонта событий оказывается с равной вероятностью и электрон и позитрон, так почему они не «схлапываются»? Масса ЧД растет изза излучения Хокинга? И в целом масса Вселенной растет? А как же фундаментальный закон сохранения энергии (массы)?
    "Отсюда возможно наивный и нелепый вопрос - по ту сторону горизонта событий оказывается с равной вероятностью и электрон и позитрон, так почему они не «схлапываются»?" Аннигилировать они в принципе могут, если столкнуться друг с другом, но так ли это или нет на практике -- снаружи ЧД узнать нельзя. " Масса ЧД растет изза излучения Хокинга?" Напротив, падает, потому что падающая внутрь нее частица из рождающихся близко к горизонту пар будет иметь отрицательную энергию (если вторая частица пары улетела вовне). "И в целом масса Вселенной растет?" Масса Вселенной в принципе в данный момент растет, но по другому механизму: https://library.csu.ru/ru/rbooks2/view2?code=texts/38158/38158 "А как же фундаментальный закон сохранения энергии (массы)?" Фундаментально он в этом случае не нарушается, потому что этот рост идет за счет захвата крупными ЧД гравиволн, когда-то излученных при слиянии других ЧД. То есть, происходит осцилляции массы во времени. Часть массы превращается в энергию гравиволн, потом часть энергии гравиволн превращается в массу и потом новый цикл.
Ivan Cachinsky
11.07.2023
-
2
+
Вы не поняли вопроса. Речь о том, чтобы каким-то образом не дать двум дырам слиться. Прибить гвоздями их трудновато, но пусть будет близкий пролёт одной рядом с другой без касания горизонтов. В этом случае на горизонтах появятся временные вмятины (они наблюдаются и в процессе слияния), и да, по крайней мере у фотонов будет кратковременная возможность удрать из чд.
    В вопросе незаметно, чтобы об этом шла речь. Но если предположить, что его автор имел в виду это, то остается только развести руками. У фотонов не будет никакой возможности удрать за горизонт событий, в принципе. Потому что изменение границ горизонта событий будет происходить вместе с изменением геометрии пространства внутри горизонта -- то есть все, что находится внутри, внутри и останется.
    +
      ещё комментарии
      Ivan Cachinsky
      11.07.2023
      -
      0
      +
      Удрать за горизонт событий действительно невозможно. Но вот сам горизонт штука нематериальная и может двигаться в обе стороны (см. например видео симуляций ЛИГО и принимаемый этим ЛИГО "послезвон" - это успокаивающиеся колебания горизонта). И вот фотону, который временно оказался над горизонтом, потому что тот "колебнулся вниз", в принципе ничего не мешает удрать. Геометрия под горизонтом изменится, но во-первых, как именно? - нужно считать в каждом конкретном случае, а во вторых - со скоростью света. А горизонт может двигаться и быстрее скорости света. Я видел расчёты, что в пределе при очень постановочных параметрах из-под горизонта ЧД может временно "вывалиться" до 1/6 её объёма. В другом классе решений такой пролёт может вообще сорвать горизонт событий с ЧД, если её параметры изначально были близки к критическим ( J² ~ M² ) и она получила дополнительный сонаправленный момент импульса в процессе пролёта.
        " И вот фотону, который временно оказался над горизонтом" Не поясните: почему вы считаете, что фотон окажется над горизонтом? Откуда эта идея, что он будет неподвижен относительно внешней системы координат (наблюдателя извне ЧД), в которой этого фотона просто нет? И, одновременно, подвижным относительно той системы координат, в которой этот фотон есть (то есть пространства внутри черной дыры)? Я повторюсь: изменение границы горизонта будет идти одновременно с изменением геометрии пространства под горизонтом. То есть фотон под горизонтом где был -- там и останется. "Я видел расчёты, что в пределе при очень постановочных параметрах из-под горизонта ЧД может временно "вывалиться" до 1/6 её объёма. В другом классе решений такой пролёт может вообще сорвать горизонт событий с ЧД, если её параметры изначально были близки к критическим ( J² ~ M² ) и она получила дополнительный сонаправленный момент импульса в процессе пролёта." Поделитесь, пожалуйста, ссылкой на такие расчеты. Я их ни в одной научной работе не видел. Видимо. это какие-то форумы? Я бы глянул просто из интереса, как авторы расчета это себе математически представляют.
          Ivan Cachinsky
          11.07.2023
          -
          0
          +
          Наш спор про фотон даст фору чайнику Рассела, но попробую. Геометрия под горизонтом, разумеется, будет меняться одновременно с самим горизонтом. Но - противоположно направленно: геометрия будет выгибаться в сторону внешней ЧД, а горизонт - удаляться от неё. Наш фотон а) испытает гравитационный пинок, см. графики в книге Горькавого; и б) ему навстречу будет двигаться горизонт ЧД. Почему бы такому горизонту и не пересечь мировую линию фотона? Расчёты — да, на форумах, где-то в одной из тем про всё того же Николай Николаевича. Ну как расчёты, результаты конечно. Это всё сугубо численно считается, банально не существует аналитического способа как-либо сшить пространство-время двух ЧД и обычной вселенной между ними.
            Dmitrii Petukhov
            12.07.2023
            -
            0
            +
            Типа, на обеих ЧД появляются светящиеся "шишки", направленные друг на друга? И кончики этих шишек светятся ярче всего? Или наоборот, шишки как раз-таки темные, а с "жопок" у них появляется свечение?..
              Ivan Cachinsky
              12.07.2023
              -
              0
              +
              Не шишки, а вмятины, причём с обеих сторон. И общее сплющивание с расколбашиванием. У этой статьи есть картинка, но её почему-то видно только через соцсети с телегами. Вот эта: https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2023/06/pwa_list_rect_1280_db18791bf0f1abc3c28c3b0c5e29a4a0.jpg На ней форма искривления дыр показана более-менее верно, по крайней мере у Лиго примерно то же самое (а они серьёзно обсчитывали, чтобы понять, насколько реалистично то, что они поймали своими детекторами). Вот будет ли там свечение на местах впадин - это вопрос имени товарища Рассела )
                Dmitrii Petukhov
                12.07.2023
                -
                0
                +
                Хм. Типа как два водоворота не растягивают, а наоборот, сплющивают друг друга при соприкосновении. Прикольно, я такую херню даже наблюдал как-то у себя в раковине
    -
    0
    +
    Прибивать не нужно. Они какое то время будут вращаться вокруг общего центра масс.
Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Что случится, если Млечный Путь притянет к скоплению галактик?
Спрашивает
dikoe kino
#астрофизика
+2
#Млечный путь
#скопление галактик
5 января
5 167
Простой вопрос
5

Краткий ответ. Это уже случилось: наш Млечный Путь находится в группе галактик и даже в сверхскоплении...Читать далее

Неверна сама ваша посылка «чтобы что-то изменилось, нужно внешнее воздействие». Физика знает много обратных...Читать далее

Что касается излучения Хокинга, то тут вы немного ошиблись в части «частиц с отрицательной энергией не...Читать далее

Во-первых, к черной дыре стоит запустить серию космических аппаратов со всевозможными приборами —...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно