¿Una colisión de dos agujeros negros emitiría alguna radiación electromagnética?

Primero, el video al que se vincula la pregunta aumenta los datos reales con interpretación artística. Estoy seguro de que el OP y otros carteles lo saben, pero solo quería asegurarme de que no hubo malentendidos.

Yo era parte del grupo de investigación que creó los datos que se muestran en el video. Trabajamos con un artista/especialista en visualización científica para crear el video. Agregó el fondo de estrellas.

La respuesta corta a la pregunta es que no habría ninguna radiación electromagnética (EM) más allá de la radiación EM ya producida por la materia cargada que cae en los agujeros negros.

Dejando de lado el tema de la unificación de la relatividad general y la mecánica cuántica, el horizonte de eventos es significativo solo para un agujero negro aislado. Por lo general, este es un agujero negro de Schwarzchild (sin giro) o Kerr (giratorio), aunque podría ser más exótico. Aislado significa que el agujero negro existe en un universo desprovisto de toda otra materia y energía. En otras palabras, un agujero negro que existe solo en el papel. En tal caso, el horizonte de sucesos es el límite entre las trayectorias de luz que nunca se alejan del agujero negro y las que sí lo hacen. Encontrar ese límite requiere una solución exacta a las ecuaciones de Einstein, y solo tenemos soluciones para algunos casos especiales, que no incluyen agujeros negros astrofísicos ( reales ).

Para entender la colisión (o fusión) de dos agujeros negros astrofísicos, encontramos soluciones aproximadas o resolvemos las ecuaciones numéricamente en computadoras ( simular ). En este caso, consideramos en horizontes aparentes . Estos son los límites entre los caminos de luz que se alejan del sistema de agujeros negros y los que no. Definir esto con precisión requiere una elección de sistemas de coordenadas, que es un tema bastante complicado que probablemente escapa al interés del OP. No obstante, el horizonte aparente es probablemente lo que pregunta el OP. Corresponde mejor a la idea intuitiva del horizonte de sucesos.

Simulé fusiones de dos agujeros negros y, en las simulaciones, los horizontes aparentes de los dos agujeros negros se unieron en un nuevo horizonte aparente que inicialmente parecía la cáscara de un maní con dos lóbulos. Los detalles de la formación dependían de las coordenadas elegidas, por lo que no hay una sola secuencia de horizontes aparentes a considerar.

Los horizontes aparentes y los horizontes de eventos no son límites físicos. Son divisiones del espacio-tiempo. Una analogía es la distancia a la que un avión de combate ya no tiene suficiente combustible para regresar al portaaviones del que despegó. No sucede nada en el punto y no hay nada que ver, pero después de que el avión supera esa distancia, no puede regresar al portaaviones. Entonces, el horizonte aparente de la fusión de los agujeros negros es una solución a la partición del espacio-tiempo de acuerdo con los caminos de la luz, no una superficie física.

Los detalles de la materia que cae en los dos agujeros negros serían lo suficientemente complicados, que los detalles de los horizontes aparentes antes de la fusión y el horizonte aparente fusionado después de la fusión serían insignificantes. La materia produce radiación EM solo si está cargada, y la carga en la materia sería causada por las colisiones de alta energía de las partículas de materia a medida que se aceleran hacia los agujeros negros. Ese es un fenómeno increíblemente complicado.

La espaguetificación ocurre dentro de los horizontes aparentes de los agujeros negros. Para que ocurra, debe haber suficiente diferencia en la fuerza de la gravedad entre los puntos más cercanos y más lejanos del cuerpo que cae en el agujero negro. En ese momento, ninguna luz producida en ese proceso puede salir del agujero negro, por lo que no podemos verlo.

Finalmente, aunque la fusión de los agujeros negros no produciría radiación EM adicional, podríamos observar la radiación EM de los agujeros negros a medida que se acercan en espiral para fusionarse. Eso es similar a las observaciones de PSR B1913+16 , una estrella de neutrones binaria donde una de las estrellas de neutrones es un púlsar que irradia ondas EM. Este sistema proporciona evidencia que apoya la relatividad general. Además, pudimos ver la radiación EM del agujero negro formado por la fusión, que podría tener una variación complicada a medida que el agujero negro se asienta en un estado estable.

No estoy seguro acerca de la radiación electromagnética general de las singularidades en colisión, pero una parte es casi posible de responder: la radiación de Hawking (HR). A medida que se acercaban las singularidades, la cantidad de radiación emitida se reduciría ligeramente en ciertas direcciones. HR emitido por Black Hole y 2 (S1 y S2) debe ser absorbido por el otro. Suponiendo que S1 y S2 tengan una masa significativamente mayor, la cantidad de HR emitida después de la colisión también se reduciría significativamente.

Todo esto supone la situación (muy improbable) de que no haya cantidades masivas de momento angular involucradas entre S1 y S2.

Las teorías sobre los agujeros negros con grandes momentos angulares varían ampliamente, pero hay una gran cantidad de tracción que sugiere que la formación de púlsares puede ocurrir alrededor de singularidades que giran rápidamente y pueden crear horizontes de eventos con formas interesantes (consulte el trabajo de Roy Kerr). Algunos sugieren que esto puede conducir a la formación de "Singularidades Desnudas", momento en el que todas las apuestas están canceladas. Esto está muy lejos del mundo de lo que me siento cómodo respondiendo, pero espero que tenga suficiente información para realizar un poco más de su propia lectura.