El título de la pregunta no permite suficientes caracteres para una declaración clara de la pregunta. Esta es la pregunta:
Imagine que una serie de agujeros negros convergen hacia un centro de gravedad común. Para simplificar el escenario, imagine que todos los agujeros negros tienen la misma masa y, por lo tanto, tienen horizontes de eventos idénticos. Se acercan desde idénticas distancias desde el centro de masa con idénticas magnitudes de velocidad.
Me parece que si dos de los agujeros negros se acercaran en direcciones opuestas en el eje x arbitrario y tres se acercaran en el plano yz con una separación angular mutua de 120 grados, eventualmente comenzarían los horizontes de eventos de los cinco agujeros negros. superponerse (por supuesto, otros números de agujeros negros y geometrías podrían crear un fenómeno similar).
Usando la geometría euclidiana para el análisis, parece que a medida que los agujeros negros continuaron acercándose al centro de gravedad común, habría un período de tiempo en el que un volumen de espacio normal en el centro estaría completamente rodeado por un horizonte de eventos compuesto, luego por un capa que consiste en el espacio dentro de este horizonte de eventos común y luego por un horizonte de eventos exterior continuo que a su vez está rodeado por el espacio normal.
Entonces, ¿hay algo notable en esta región interior del espacio? ¿Sigue siendo un espacio normal? Parece estar completamente aislado del resto del universo, en mayor medida de lo que es cierto incluso para el espacio dentro del horizonte de eventos de un agujero negro. El espacio normal puede comunicarse unidireccionalmente con el espacio del horizonte de eventos interno. pero no hay comunicación en ninguna dirección entre el espacio central y el espacio normal. Además, nada dentro de este espacio central o el espacio central en sí mismo cruzó nunca un horizonte de eventos, sin embargo, está completamente rodeado no por uno sino por dos horizontes de eventos.
¿Hay alguna razón para pensar que alguna de las leyes de la física sería diferente en esta región del espacio? A medida que los agujeros negros continuaran hacia el centro de gravedad y este espacio central continuara contrayéndose, ¿la radiación de Hawking en la región circundante del horizonte de eventos aumentaría exponencialmente e intentaría explotar esta estructura (que consiste en una capa concéntrica de espacio intercalada entre dos horizontes de eventos y un núcleo interno del espacio normal) tal como se predice que hará un agujero negro a escala atómica?
¿Podría progresar este proceso, en la región del espacio central, para formar el equivalente de un horizonte de eventos de un mini agujero negro a escala atómica pero con curvatura negativa?
EDICIÓN 1: Se me ocurre que los horizontes de eventos de los agujeros negros que se aproximan pueden no fusionarse. Debe haber un plano de gravedad neta cero que se intersecte en un ángulo de 90 con un segmento de línea con los extremos definidos por dos centros cualesquiera de dos agujeros negros. Para los agujeros negros equimasivos, el segmento de línea se intersecaría en el punto medio de la línea, con una gravedad neta creciente a medida que aumenta la distancia a ambos lados del plano, pero manteniéndose por debajo de un valor que crea un espacio continuo con el espacio interior del horizonte de eventos del agujero negro. .
Esto puede dar como resultado una serie continua de vías de espacio normal que conectan la región del espacio interior o central con el espacio normal que rodea el sistema compuesto de agujeros negros.
Un comentarista preguntó si el sistema compuesto podría tener rotación. Si, en lugar de 5 agujeros negros que se aproximan, los tres BH del plano yz estuvieran en la misma órbita alrededor del centro de masa con una separación angular de 120 grados y los dos agujeros negros del eje x estuvieran en órbita en un plano orbital perpendicular (o, alternativamente, tres agujeros negros agujero como en el plano yz), entonces el sistema compuesto tendría 2 elementos giratorios.
Por supuesto, las masas de los agujeros negros en un plano orbital podrían ser diferentes a las del otro plano orbital, de modo que las dos órbitas resultantes no se cruzaran. Los radios orbitales podrían ser bastante diferentes, tal vez tales que el sistema podría ser gravitacionalmente estable o casi estable.
Si las velocidades orbitales fueran lo suficientemente altas, las rutas hipotéticas entre el espacio central y el espacio normal externo podrían estar cambiando tan rápido que cualquier ruta potencial desde el exterior del sistema compuesto requeriría una velocidad mayor que la de la luz para que cualquier materia/energía pueda viajar. a través del camino antes de que fuera barrido por un horizonte de eventos que se aproximaba.
Todavía podría haber conexiones espaciales normales continuas entre el espacio central y el espacio externo, pero la región del espacio central aún estaría efectivamente aislada del espacio normal externo ya que no podría ocurrir transferencia de materia/energía entre las dos regiones.
El comentarista también me preguntó cómo pensaba que sería el horizonte de eventos interior. Interpreté esto como "¿cuál sería la topología de la superficie del horizonte de eventos interior?" Me imagino que en el caso más simple sería de cinco lados, tres "paredes", un piso y un techo con cada pared y el piso y el techo con una convexidad con un radio de curvatura igual al de los horizontes de eventos del agujero negro.
Por supuesto, estas regiones centrales del espacio serían extremadamente negras, quizás la región más negra del espacio que es teóricamente posible. Curiosamente, si el modelo orbital de este sistema incluyera un agujero negro como el centro de masa del sistema, la región central sería entonces una capa tridimensional del espacio delimitada por un único horizonte de eventos interno y los dos horizontes de eventos externos, por lo que esto el espacio de la capa interna estaría contenido dentro de tres horizontes de eventos. JF
Algunas observaciones básicas:
Los agujeros negros, incluso los supermasivos, son bastante pequeños. El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea tiene un radio de solo 41 segundos luz . El tamaño de un agujero negro estelar es una fracción de un milisegundo de luz. Entonces, en muy poco tiempo después de llegar a existir como una región aislada del espacio normal (menos de un milisegundo), el "centro" no recibirá luz del exterior del "centro".
Mientras que las fuerzas de marea cerca de un agujero negro supermasivo son modestas, las fuerzas de marea cerca de agujeros negros de tamaño estelar en proceso de fusión son enormes. Y, si bien no es teóricamente imposible que suficientes agujeros negros supermasivos converjan de la manera necesaria para crear un "centro", sospecho que la probabilidad de que eso suceda más de una o dos veces en cualquier parte de la historia del universo se ha reducido. ser bastante insignificante.
A menos que los agujeros negros del caparazón estén absolutamente perfectamente equilibrados en masa, todo en el "centro" será atraído fuertemente hacia la parte más masiva del caparazón. Toda la masa-energía en el "centro" sería absorbida antes de que los últimos fragmentos de vacío fueran absorbidos por el horizonte de sucesos. Si bien el teorema de Birchoff se aplica teóricamente a los sistemas de "capa" - "centro", no existe un sistema físicamente posible que realmente pueda existir que esté tan perfectamente equilibrado. Los agujeros negros en movimiento no son aptos para ese grado de ingeniería de precisión.
No puedo imaginar ninguna forma en que el "centro" pueda ser estable. Cualquier conjunto de dinámicas que llevaría a la formación de un "caparazón" a medida que los agujeros negros convergían hacia un centro de gravedad común se expandiría momentos después para absorber el "centro", que en ausencia de un número tremendamente improbable de agujeros negros que convergen simultáneamente y perfectamente , tendrá una dimensión máxima del mismo orden de magnitud que uno de los agujeros negros previos a la convergencia (es decir, una fracción de un milisegundo de luz). Dada la duración del evento de fusión de agujeros negros medido por LIGO, es difícil imaginar que un "centro" exista durante más de unos pocos segundos (si es que eso ocurre).
Si bien el "centro" es un espacio "normal" en un sentido técnico, sigue siendo un entorno inestable muy notable y de corta duración, que ciertamente no es una parte "ordinaria" del espacio, incluso si técnicamente no es exótico.
Es teóricamente imposible que alguien fuera del "caparazón" observe de alguna manera lo que sucede en el "centro". No hay forma de probar empíricamente las predicciones de GR en este dominio que pueda imaginar.
En el tiempo previo a la formación de la "cáscara", cualquiera que se encuentre en la región que pronto será el "centro" experimentará una lente gravitatoria verdaderamente intensa y extraña a medida que los agujeros negros convergen en el observador desde todas las direcciones. Esto alertaría a cualquier observador en la región del "centro" que entienda GR sobre lo que está a punto de suceder, por lo que ningún observador suficientemente informado podría dejar de saber que está en un "centro" en lugar de un universo más grande.
Tiene alguna región del espacio (llamémosla el 'centro') que está rodeada de agujeros negros (BH), de modo que sus horizontes de eventos individuales (como superficies esféricas) encierran completamente el centro.
El horizonte de eventos 'general' (EH) del espacio-tiempo no son solo esferas que se cruzan. Existe un horizonte de eventos esférico para un agujero negro con simetría esférica, pero tan pronto como coloca dos agujeros negros juntos, el horizonte de eventos ya no es esférico. Es decir que la geometría se vuelve más complicada. Este video (que podría estar mejor renderizado...) da un buen ejemplo .
Los horizontes de eventos se definen (ver, aquí o aquí ) en función de la interacción causal. Matemáticamente, cuando las geodésicas pueden conectar bidireccionalmente dos regiones. Obviamente, esta región 'central' ya no está conectada con el universo exterior, por lo que desde un observador externo, solo hay un único EH (complicado) en el exterior de todo el sistema BH colectivo. Un observador en la región interior probablemente podría ver un EH a su alrededor, con todo en todas las direcciones volviéndose extremadamente desplazado hacia el rojo. (Esto es análogo, pero claramente distinto, del horizonte del universo , que también vemos en todas direcciones).
El espacio en el 'centro' sería completamente "normal" --- pero lo mismo ocurre con el espacio dentro de los horizontes de eventos en general. Una observación que pasa por un horizonte de eventos hacia el "interior" de un BH no experimenta nada salvaje (excepto quizás fuerzas de marea muy fuertes), y tampoco lo harían en esta región central.
Lívido
Juan Fletcher
JMLCarter
qmecanico
matriz de dilitio