Solución teórica a la fusión binaria de agujeros negros basada en Hawking y Ellis

Siguiendo a Hawking y Ellis, Capítulo 9, Fig. 60, Pág. 322, la siguiente figura pretende ilustrar el contraste entre los horizontes aparentes y los horizontes de eventos en el caso de una fusión binaria de agujeros negros.

Tomado del libro de Hawking y Ellis sobre el mismo

Entiendo que la fusión de dos agujeros negros a la larga se convierte en un agujero negro de Kerr, y entiendo más o menos por qué esto es correcto. Pero, me pregunto si existe alguna solución simple de la fusión binaria de agujeros negros que realmente pueda ilustrar este fenómeno. ¿Existe alguna solución métrica simple para la ecuación de campo de Einstein que modele la fusión de agujeros negros para ilustrar el concepto anterior de forma explícita?

No, no lo hay.

Respuestas (1)

El primer ejemplo explícito que describe la coalescencia de agujeros negros es la clase Kastor-Traschen de soluciones dinámicas de múltiples agujeros negros:

Esta es una familia de soluciones exactas a las ecuaciones de Einstein-Maxwell con una constante cosmológica que representa un número arbitrario de agujeros negros cargados, con q = METRO para cada uno, en un universo por lo demás cerrado. Relación carga/masa igual a 1 significa que la fuerza neta que los agujeros negros ejercen entre sí es precisamente cero, por lo que es posible describir analíticamente la fusión. Aquí se han investigado algunos aspectos de estas soluciones coalescentes:

  • Brill, DR, Horowitz, GT, Kastor, D. y Traschen, J. (1994). Probando la censura cósmica con colisiones de agujeros negros . Revisión física D, 49(2), 840. arXiv:gr-qc/9307014 .

  • Nakao, KI, Shiromizu, T. y Hayward, SA (1995). Horizons of the Kastor–Traschen multi-black-hole cosmos , Physical Review D, 52(2), 796, doi:10.1103/PhysRevD.52.796 .

  • McNutt, D. y Coley, A. (2018). Horizontes geométricos en las soluciones de múltiples agujeros negros de Kastor-Traschen . Revisión física D, 98(6), 064043, doi:10.1103/PhysRevD.98.064043 , arXiv:1811.02931 .

Otra situación susceptible de descripción analítica son las fusiones de proporciones de masa extremas , cuando uno de los agujeros negros que se fusionan es mucho más grande que el otro. Si bien la mayor parte de la literatura se centra en la obtención de ondas gravitacionales a partir de una relación de masas tan extrema , hay algunos trabajos dedicados a la dinámica del horizonte de eventos durante dicho proceso:

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