¡Así que los agujeros negros realmente se fusionan! En 1/5 de Segundo - ¿Cómo?

He leído muchas respuestas contradictorias en estos foros. Sin embargo, hoy vimos el asombroso anuncio de las ondas gravitacionales. Dos agujeros negros se fusionaron: http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2016/02/11/gravitational_waves_finally_detected_at_ligo.html

No solo eso, se fusionaron RÁPIDAMENTE. En 1/5 de segundo girando uno alrededor del otro 250 veces por segundo. Todo el evento fue más rápido que un latido del corazón. Además, observamos que esto sucedía como forasteros distantes. Así que ahora podemos decir con seguridad:

  1. Los objetos que se acercan al horizonte de eventos NO parecen reducir la velocidad
  2. Los agujeros negros PUEDEN fusionarse en una cantidad de tiempo finita (y rápida)
  3. Y todo esto es un marco de referencia muy, muy lejano

Para citar el artículo del NYTimes:

Uno de ellos tenía 36 veces la masa del sol, el otro 29. A medida que se acercaban al final, a la mitad de la velocidad de la luz, daban vueltas 250 veces por segundo.

Y luego el timbre se detuvo cuando los dos agujeros se fusionaron en un solo agujero negro, una trampilla en el espacio con la masa equivalente a 62 soles. Todo en una quinta parte de un segundo, tiempo de la Tierra.

Sin embargo, todo lo que he leído hasta ahora me ha hecho creer que un observador externo nunca debería poder medir la colisión que ocurre en un tiempo finito. Entonces, ¿qué está pasando exactamente aquí? Debo haber leído al menos 5 versiones diferentes de esto hasta ahora en todos los foros en los últimos años.

Al final, la señal se vuelve más débil muy rápido. Solo tiende asintóticamente a cero, pero LIGO tiene una sensibilidad finita; después de aproximadamente un segundo, la señal cae por debajo del nivel mínimo de ruido.
@CountIblis Entonces, ¿esto significa que realmente no podemos hacer la declaración "Los agujeros negros se han fusionado" todavía? Desde nuestra perspectiva, ¿todavía están dando vueltas uno alrededor del otro? Supongo que también significaría que cuando dicen "... cuando los dos agujeros se fusionaron en un solo agujero negro", no es exacto, ¿no es así?
Sí, pero como explica John en su respuesta, sigue siendo "efectivamente cierto". Puedes comparar esto con muchas otras cosas, como decir que tu posición es tal o cual y te mueves a tal o cual velocidad, cuando estrictamente hablando no puedes tener una velocidad y una velocidad definidas al mismo tiempo. O el hecho de que la transición de fase no puede ocurrir con una cantidad finita de sustancia (si tiene un número finito de moléculas, entonces las funciones termodinámicas serán analíticas, no tendrán derivadas discontinuas).

Respuestas (3)

Presumiblemente, esto se deriva del hecho de que en el sistema de coordenadas de un observador externo, nada puede cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro .

Esto es perfectamente cierto, pero si estuviera viendo un objeto caer en un agujero negro de masa estelar, se volvería invisible en unos pocos microsegundos y se vería como si hubiera cruzado el horizonte. Más precisamente, no importa cuán sensible sea su equipo de medición, habrá un tiempo después del cual ya no podrá detectar que el objeto no ha cruzado el horizonte, y para cualquier equipo físicamente razonable, este tiempo es extremadamente corto.

El mismo principio se aplica a la fusión de los agujeros negros. Tenemos dos objetos que en realidad no pueden ser agujeros negros reales porque en cualquier universo finito sabemos que los agujeros negros reales no pueden existir . Sin embargo, son experimentalmente indistinguibles de los agujeros negros reales. A medida que estos dos objetos se acercan, la geometría del espacio-tiempo cambia y se acerca a la de un solo agujero negro giratorio: la métrica de Kerr . Sabemos que la geometría en realidad nunca puede convertirse en Kerr porque eso llevaría un tiempo infinito. Sin embargo, la geometría se acerca a la geometría de Kerr tan rápido que después de una quinta parte de un segundo es experimentalmente indistinguible de la geometría de Kerr.

Que los agujeros negros se hayan fusionado o no depende exactamente de lo que se entienda por fusionado . Ciertamente ya no son dos objetos separados, y eso sucede en poco tiempo y es observable. En este sentido, me parece razonable describirlos como fusionados. Si insiste en que la fusión se complete solo cuando se complete la transición a la geometría de Kerr, esto llevará un tiempo infinito, por lo que nunca se fusionarán.

tl; dr: en cualquier significado sensato del término fusionar , los dos agujeros negros se fusionan en un tiempo finito y muy corto.

¡Gracias por eso! Creo que casi tiene sentido para mí ahora :)
@BhagwadJalPark Si ayuda, cuando hacemos los cálculos con un grupo difuso de materia en lugar de un punto de materia, vemos que el espectador lejano ve que a medida que el grupo se acerca al agujero negro, la materia dentro del grupo causa el evento horizonte a expandir, que firmemente "come" la materia. De esta manera, la superficie de un agujero negro no es solo una imagen desplazada hacia el rojo de todo lo que ha absorbido, sino que las cosas "caen dentro".
Tenga su voto a favor. Que el HNQ te acompañe :)
¿Pero se están fusionando las singularidades? ¿O se orbitarán entre sí en el agujero negro para siempre?
Nunca se fusionarán realmente, pero están tan cerca el uno del otro que ya no es posible medir la distancia infinitesimal que queda entre ellos con los instrumentos que tenemos o tendremos.
@Jossi no hay singularidades porque, como dice esta respuesta, los agujeros negros no salen. Releer.

Al igual que los fotones no envejecen pero aún se mueven, los horizontes de los agujeros negros no envejecen sino que se mueven y, por lo tanto, pueden fusionarse con otros agujeros negros.

El proceso de formación de un agujero negro lleva una cantidad infinita de tiempo según los observadores externos, pero eso no significa que deba permanecer en su posición inicial. El horizonte helado se mueve por el espacio y emite radiación gravitacional para comunicar su nueva posición a su entorno. Nada, además de la radiación de Hawking, escapa del interior de un agujero negro, incluidos los gravitones.

La rotación de un objeto alrededor del agujero negro no se ralentiza (en términos de frecuencia). No se ve afectado por la dilatación del tiempo. El objeto se atasca en la superficie del agujero negro, incluso acelera su rotación.

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