Os buracos negros são esféricos durante a fusão?

Eu estive pensando em buracos negros, especificamente durante os momentos finais antes de dois se fundirem. Gostaria de saber se os buracos negros, ou acho que mais especificamente seus horizontes de eventos, são sempre esféricos. Parece-me que nos momentos antes das duas se fundirem, seus respectivos horizontes de eventos serão ampliados, algo como a Lua causa as marés do oceano. Eu desenhei um diagrama (pobre) do que eu acho que eles podem parecer. Observe como os horizontes do evento estão mais próximos da singularidade no lado interno, isso ocorre porque a gravidade de cada buraco negro está em oposição. Os horizontes de eventos estão mais distantes da singularidade do lado externo, porque a gravidade de cada buraco negro aumenta.

black-hole gravity

— Ryan_L
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Relevante, se não um idiota exato, é o último ponto em astronomy.stackexchange.com/questions/28610/…

— Steve Linton

Um problema com essa pergunta é que, por definição, um buraco negro é um lugar onde o espaço e o tempo são bastante distorcidos e as coisas geralmente acontecem rapidamente. Portanto, simplesmente perguntar qual é a forma dos horizontes do evento em um determinado momento não é realmente uma pergunta bem definida. Definir quais eventos estão acontecendo ao mesmo tempo é um processo um tanto arbitrário, dependendo do observador, enquanto a definição de "forma" precisa significativamente de um pouco de geometria diferencial. As simulações do SXS ( black-holes.org ) fazem uma tentativa e você pode ler os papéis deles para obter detalhes.

— Steve Linton

Mesmo buracos negros únicos que têm momento angular diferente de zero (que "giram") têm "formas" não esféricas .

— StephenG

Respostas:

Não há necessidade de adivinhar. Há pesquisas sólidas feitas neste campo. Até a Wikipedia tem algumas informações:

Quando dois buracos negros se aproximam, uma forma de 'bico de pato' se projeta de cada um dos dois horizontes de eventos em direção ao outro. Essa saliência se estende por mais tempo e é mais estreita até encontrar a saliência do outro buraco negro. Nesse momento, o horizonte de eventos tem uma forma X muito estreita no ponto de encontro. As saliências são desenhadas em um fio fino. O ponto de encontro se expande para uma conexão aproximadamente cilíndrica chamada ponte.

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

Existem trabalhos de pesquisa com imagens mostrando os resultados dos cálculos da forma dos horizontes do evento durante a fusão. Aqui está um exemplo:

A imagem acima é retirada deste artigo:

Em horizontes toroidais em inspirações binárias de buracos negros

Examinamos a estrutura do horizonte de eventos para simulações numéricas de dois buracos negros que começam em uma órbita quasicircular, inspirada e, finalmente, mesclada. Descobrimos que a seção espacial do horizonte de eventos mesclados tem topologia esférica (até o limite de nossa resolução), apesar da expectativa de que fusões binárias genéricas de buracos negros na ausência de simetrias resultem em um horizonte de eventos que brevemente tenha uma cruz toroidal seção.

— Florin Andrei
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+1 Lindas imagens. Aprecio como os eixos xyz nos cantos não contribuem absolutamente com nada.

@ user28113 As coordenadas fazem sentido no contexto da simulação descrita no documento. Estes são os resultados reais da análise numérica - não "a impressão de um artista" do fenômeno.

— Florin Andrei

@WhitePrime Os buracos negros são basicamente espaço-tempo poderosamente distorcidos. Na singularidade, nossa matemática explode, por isso não faz sentido falar muito sobre isso. O horizonte de eventos é o limite onde as coisas ficam diferentes de várias maneiras - mas não é uma linha desenhada na areia, nem é um "objeto sólido". É mais como o Equador - você sabe que está lá, pode medir e calcular, mas não há uma linha branca no chão que diga "Equador". A forma do horizonte de eventos é influenciada pela rotação, outros corpos maciços próximos, etc. Seria esférico para um buraco negro isolado e estático.

— Florin Andrei

@WhitePrime Eles fazem, sim. Mas as bolas de borracha não são as únicas coisas que podem "balançar". O próprio espaço-tempo pode oscilar. Partículas em uma armadilha magnética podem oscilar. Universos inteiros podem oscilar se as condições forem adequadas. "Balançar" significa simplesmente que há uma força que se opõe a uma deformação e leva o sistema de volta ao ponto inicial, mas ultrapassa e é deformado na direção oposta, e então é trazido de volta etc. Muitas coisas podem fazer isso.

— Florin Andrei

Anéis quadrados de fumaça oscilam. Quanto ao limite chamado horizonte de eventos, é simplesmente a demarcação de uma região do espaço dentro da qual nós, estando do lado de fora, não podemos atribuir um "quando" a qualquer evento que ocorra no interior. As coisas acontecem lá, mas precisamos esperar uma quantidade infinita de tempo para vê-las.

— Draco18s

Da pergunta O que pode ser aprendido ou observado neste vídeo do LIGO Orrery? podemos assistir ao vídeo LIGO Orrery (inspirado no Kepler Orrery IV ).

Criei um GIF pequeno e de baixa qualidade com capturas de tela aqui, o vídeo é muito mais interessante.

Tem sido difícil ter certeza do que exatamente é descrito, como mencionado nesta resposta, mas é provável que as superfícies representem algo pelo menos um pouco como um horizonte de eventos.

LIGO Orrery

— uhoh
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