Geometría del espacio-tiempo alrededor de dos agujeros negros

Las imágenes que tiene arriba son excelentes formas de visualizar la deformación del espacio-tiempo por una masa, pero pueden ser engañosas. Un agujero negro, por ejemplo, no es solo un pozo extremadamente profundo, es un punto donde la curvatura se vuelve infinita. Si tratara de imaginar cómo se vería esto en las imágenes de arriba, sería como hacer un agujero en la lámina de goma o tirarla hacia abajo para que tenga una profundidad infinita. No existe una "profundidad" finita que deba tener un pozo gravitatorio para convertirse repentinamente en un agujero negro.

También pregunta cómo interactúan dos pozos gravitacionales. Dado que las ecuaciones de campo de Einstein no son lineales, los pozos no se suman simplemente. En cambio, interactúan e interfieren de alguna manera compleja. Sin embargo, en una primera aproximación, podemos imaginar simplemente agregando las "profundidades" de los pozos para producir otra imagen similar a las de su publicación anterior. Esto muestra inmediatamente que una estrella de neutrones que pasa zumbando por un agujero negro no puede convertirse en un agujero negro y luego volver a convertirse en una estrella de neutrones. Para convertirse en un agujero negro, la estrella de neutrones tendría que tener una "profundidad" infinita, y la única manera de llegar al infinito desde una profundidad finita es sumando infinito. Por lo tanto, a menos que sea succionado por el agujero negro, ningún punto de la estrella de neutrones alcanzará una curvatura/"profundidad" infinita. Pasando zumbando por el agujero negro, por otro lado, podría tener otros efectos en la estrella de neutrones. El agujero negro podría despojar a una gran parte de la masa de la estrella, por ejemplo.

Finalmente, la única forma conocida de que un agujero negro se disipe es a través de la radiación de Hawking, por lo que incluso si la estrella de neutrones de alguna manera colapsara en un agujero negro, ciertamente no se convertiría espontáneamente en una estrella de neutrones.

Un pequeño punto para agregar a esto, pero toda la materia tiene un radio de Schwarzschild: la tierra lo tiene (tiene aproximadamente 1/3 de pulgada de diámetro), los agujeros negros lo tienen, es su horizonte de eventos y las estrellas de neutrones lo tienen, pero es más pequeño que el estrella. Cualquier objeto que no sea un agujero negro tiene un radio de Schwarzschild que es más pequeño de lo que es. Las estrellas de neutrones son lo suficientemente densas como para que su radio de Schwarzchild sea un porcentaje medible de su radio, no un porcentaje minúsculo del radio, como casi cualquier otra cosa, pero el radio de Schwarzchild es aún más pequeño que la estrella de neutrones.

Un cálculo rápido, pero el radio de Schwarzchild de una pequeña estrella de neutrones, aproximadamente 1,4 masas solares, es de aproximadamente 4 KM, mientras que el diámetro es de aproximadamente 12-13 KM. Una estrella de neutrones más grande, 2 masas solares, Schwarzchild tiene unos 6 KM y un diámetro de unos 10-11 KM. Demasiado más grande que eso y probablemente se convierta en un agujero negro.

Una cosa curiosa sobre el radio de Schwarzchild es que es proporcional a la masa, por lo que un agujero negro de 3 masas estelares tiene la mitad del radio del horizonte de eventos que un agujero negro de 6 masas estelares. La matemática es realmente muy ordenada. Para 2 agujeros negros, estar lo suficientemente cerca como para formar 1 agujero negro más grande, al menos en teoría (en la práctica, girarían uno alrededor del otro furiosamente rápido), pero en teoría, para que la masa sea lo suficientemente grande como para fusionarse. , los radios de Schwarzchild tienen que tocarse. Lo mismo es cierto para una estrella de neutrones y un agujero negro: para la masa combinada de una estrella de neutrones y un agujero negro para crear un agujero negro más grande, el radio de Schwarzchild de las estrellas de neutrones y el radio de Schwarzchild de los agujeros negros tienen que tocarse y para que eso suceda. sucediera, parte de la estrella de Neutrones tendría que estar dentro del agujero negro.

Así que pasar volando y crear un agujero negro más grande, no es posible. Lo que es posible es que una estrella de neutrones que pasa volando por un agujero negro se rompa, lo que sería interesante ver qué le sucede a la estrella de neutrones si pierde una parte de su masa y (quizás) se expande de nuevo a la densidad de una enana blanca. - tipo de cosas, o tal vez, algo más.

Ahora, si, en teoría, tuvieras que hacer que varias estrellas de neutrones volaran más allá de un agujero negro al mismo tiempo, eso podría ser muy diferente. De acuerdo con el "Problema del beso", podrías obtener 12 esferas del mismo tamaño tocando una esfera interior, por lo que tienes 13 masas dentro de 3 radios.

Problema de besos: http://en.wikipedia.org/wiki/Kissing_number_problem

Tomando la estrella de neutrones de 1.4 masa estelar, 13 de ellas juntas tendrían un radio de Schwarzchild de 52 millas y 13 de ellas podrían caber dentro de 39 millas, por lo que si tiene algunas estrellas de neutrones que vuelan cerca de un agujero negro al mismo tiempo, la combinación de masas podría ser suficiente para crear un agujero negro más grande, er, en teoría, que una vez formado, nada escaparía. Sería extraño pensarlo, pero es teóricamente posible, si disparas 1 estrella de neutrones justo al pasar un agujero negro, podría pasar volando, pero si disparas 2 cerca uno del otro justo pasando el agujero negro, es posible que la combinación de 3 El radio de Schwarzchild se expandiría alrededor de algunas de las 2 estrellas de neutrones antes de que las estrellas tocaran el horizonte de eventos del agujero negro.

En un sentido práctico, tales cosas son imposibles, pero teóricamente, necesitarías, como mínimo, 2 estrellas de neutrones volando más allá de un agujero negro, muy cerca una de la otra y cerca del agujero negro al mismo tiempo y lo harían. debe ser denso, con radios de Schwarzchild cercanos a sus radios reales. En esa situación imposible, la masa combinada en teoría podría expandir un horizonte de eventos que envolvería a ambas estrellas de neutrones.

En realidad, es probablemente mucho más complicado, probablemente por algunas razones, pero una, por ejemplo, una estrella de neutrones que voló dentro de la esfera de fotones (1,5 veces el radio de Schwarzchild) podría escapar, aunque dentro de la esfera de fotones podría romperse y parte de ella podría explotar en su camino de regreso al exterior y escapar, pero ningún objeto que vuele dentro de la PhotonSphere puede salir volando a menos que sea empujado.

El mismo principio se aplicaría a 3 agujeros negros que volaran juntos. 2 agujeros negros y no se convertirían en 1 agujero negro hasta que los horizontes de eventos se toquen, pero 3 agujeros negros muy juntos podrían convertirse en 1 agujero negro antes de que los horizontes de eventos se toquen. Sin embargo, en realidad, con los agujeros negros arrastrando el espacio con ellos, la interacción de 2 agujeros negros es probablemente un poco más complicada: estoy usando las estimaciones más simples posibles.

Otra barra lateral interesante de todo esto es que si tomas toda la masa del universo conocido y calculas el radio de Schwarzchild, se trata del tamaño del universo conocido, por lo tanto, es posible que el universo sea lo suficientemente masivo como para crear un agujero negro alrededor. él. El truco está en usar 3 dimensiones para combinar masa, no solo 2 objetos. 2 objetos no pueden hacer lo que estás describiendo.

(Espero que no sea demasiado confuso y enrevesado, es un poco tarde y fue más largo de lo que pretendía que fuera)