¿Puede un sistema de agujero negro binario cargado (probable) (BBH) estar en una órbita circular estable (SCO)?

Un BBH es un sistema que consta de dos agujeros negros en órbita cercana uno alrededor del otro.

La última órbita estable u órbita circular estable más interna (ISCO) es la órbita completa más interna antes de la transición de inspiración a fusión.

https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_black_hole

Si es probable que estos BH estén cargados con EM (ya sea Reissner-Nordström o Kerr-Newman), entonces la repulsión EM podría resistir la atracción gravitatoria.

Los dos tipos de agujeros negros cargados son los agujeros negros de Reissner-Nordström (sin espín) y los agujeros negros de Kerr-Newman (con espín).

https://en.wikipedia.org/wiki/Charged_black_hole

Ahora se dice que la fuerza EM es 40 órdenes de magnitud más fuerte que la gravedad, y esto podría dar lugar a un sistema binario en órbita enlazado estable, donde la atracción gravitatoria se equilibra con la repulsión EM.

Podría reducirse a la distancia (distancia orbital), donde las dos fuerzas (gravedad y EM) podrían equilibrarse.

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Pero esto no será posible porque no es posible aumentar la carga de un agujero negro (para una masa dada) más allá del valor de carga en el que se vuelve extremo. Bueno, la Relatividad General no prohíbe hacerlo per se, pero eso haría que la solución de singularidad fuera una solución de Singularidad Desnuda en lugar de una solución de Agujero Negro y, de acuerdo con la Conjetura de Censura Cósmica, está prohibido.

Si de alguna manera tuvieran la cantidad de carga que se necesita para que la fuerza electrostática sea más fuerte que la atracción gravitacional, creo que podrían repelerse entre sí, pero no estoy 100% seguro de esta respuesta.

¿Se repelerían o atraerían dos agujeros negros de Reissner-Nordstrom con cargas similares?

La hipótesis de la censura cósmica débil afirma que no puede haber una singularidad visible desde el infinito futuro nulo. En otras palabras, las singularidades deben ocultarse a un observador en el infinito por el horizonte de eventos de un agujero negro. Matemáticamente, la conjetura establece que, para datos iniciales genéricos, el desarrollo máximo de Cauchy posee un infinito futuro completo nulo. La hipótesis de la censura cósmica fuerte afirma que, genéricamente, la relatividad general es una teoría determinista, en el mismo sentido que la mecánica clásica es una teoría determinista. En otras palabras, el destino clásico de todos los observadores debería ser predecible a partir de los datos iniciales. Matemáticamente, la conjetura establece que el desarrollo máximo de Cauchy de datos iniciales genéricos compactos o asintóticamente planos es localmente inextensible como una variedad lorentziana regular.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_censorship_hypothesis

Ahora no veo claramente cómo esto impediría que dos agujeros negros probablemente cargados (a cierta distancia) crearan una órbita estable donde la gravedad y la fuerza EM se equilibrarían.

Pregunta:

  1. ¿Hay alguna distancia de órbita en la que dos BH probablemente cargados puedan crear una órbita estable?
Las cargas EM opuestas se atraen entre sí, en lugar de repelerse. Entonces, no estoy muy seguro de lo que estás tratando de preguntar.
@mmeent gracias editado. Quise decir probablemente acusado.
Alrededor de un agujero negro cargado, las partículas cargadas pueden tener órbitas periódicas dentro y fuera del horizonte, a través de diferentes mundos. Vea todas las órbitas posibles con buenos gráficos aquí: arxiv.org/pdf/1011.5399.pdf
¿Un artista marcial profesional en Hollywood? ¡Guau! ¿Por qué física?
@safesphere :) De hecho, fui a la universidad para estudiar matemáticas y tuve que hacer exámenes de física junto con los estudiantes de física.

Respuestas (1)

Dos agujeros negros de Reissner-Nordstöm con carga (no máxima) siempre se atraerán entre sí, es decir, la fuerza gravitacional siempre será más fuerte que cualquier repulsión de cargadores similares. (El punto de rotación es exactamente cuando ambos agujeros negros están cargados al máximo).

Si las cargas tienen el mismo signo, la atracción neta es, por supuesto, menor de lo que hubiera sido si los agujeros negros no hubieran estado cargados. Dado que los agujeros negros sin carga pueden orbitar entre sí de manera estable, también lo pueden hacer dos agujeros negros con carga similar.

Tenga en cuenta, sin embargo, que este binario emitiría radiación EM además de ondas gravitacionales, lo que hará que la órbita del binario decaiga con el tiempo.

El punto de inflexión es exactamente cuando ambos agujeros negros están cargados al máximo. ¿Cómo se sabe esto? No hay una solución exacta de 2 hoyos, ¿verdad?
@G.Smith: La razón por la que esto se conoce es porque puede encontrar soluciones exactas para 2 (y, de hecho, cualquier número) de agujeros negros extremos RN.
Que interesante. no sabia eso ¿Están estacionarios los agujeros extremos, con su atracción gravitatoria y su repulsión electrostática balanceadas?
@G.Smith Sí, lo son.
Aquí hay un enlace a un artículo de Hartle y Hawking que analiza esta solución (originalmente derivado de Majumdar y Papapetrou): projecteuclid.org/download/pdf_1/euclid.cmp/1103858037
Muchas gracias.
¡muchas gracias!
¿Puede un sistema de agujero negro binario cargado (probable) (BBH) estar en una órbita circular estable (SCO)?
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