合并期间黑洞是球形的吗?


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我一直在考虑黑洞,特别是在两个合并之前的最后时刻。我想知道黑洞,或者更确切地说是它们的事件范围,是否始终是球形的。在我看来,在两个合并之前的那一刻,它们各自的事件视域将被拉伸,就像月亮如何引起我们的海洋潮汐一样。我绘制了一个(可怜的)我认为它们看起来像的图。注意事件视界如何更接近内侧的奇点,这是因为来自每个黑洞的引力是相反的。由于每个黑洞的重力加在一起,事件视界距离外侧的奇异点更远。 在此处输入图片说明


如果不是完全正确的话,那就是天文学
史蒂夫·林顿

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这个问题的一个问题是,按照定义,黑洞是一个空间和时间都非常失真的地方,通常情况发生得很快。因此,简单地询问事件视界在特定时刻的形状并不是一个明确定义的问题。根据观察者的不同,定义哪些事件同时发生是一个任意的过程,而定义“形状”则需要相当多的差分几何。SXS模拟(black-holes.org)进行了尝试,您可以阅读其论文以获取详细信息。
史蒂夫·林顿

Answers:


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不用猜测。在这个领域有扎实的研究。甚至维基百科也有一些信息:

当两个黑洞彼此接近时,“ duckbill”形状从两个事件视界中的每个视界向另一个视界突出。该突起延伸得更长或更窄,直到与另一个黑洞的突起相遇为止。此时,事件视界在汇合点处的X形非常狭窄。突起被拉成细线。汇合点扩展为称为桥的大致圆柱形连接。

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

有一些带有图像的研究论文,这些图像显示了合并期间事件视界形状的计算结果。这是一个例子:

在此处输入图片说明

上图摘自本文:

关于二元黑洞灵感中的环形视界

我们检查事件视界的结构,以对两个黑洞进行数值模拟,这些黑洞始于准圆形轨道,是吸气的,最后合并。我们发现,合并后的事件视界的空间横截面具有球形拓扑(达到我们的分辨率极限),尽管期望在没有对称性的情况下通用二元黑洞合并会导致事件视界短暂地具有环形交叉部分。


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+1张可爱的照片。我欣赏角落里的xyz轴完全没有任何贡献。

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@ user28113在本文描述的模拟环境中,坐标才有意义。这些是数值分析的实际结果,而不是现象的“艺术家印象”。
Florin Andrei

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@WhitePrime黑洞基本上只是严重扭曲了时空。由于奇异性,我们的数学崩溃了,所以谈论太多毫无意义。事件视界是事物在许多方面有所不同的边界-但这不是在沙子上画出的线,也不是“实体”。它更像是赤道-您知道它在那里,可以测量和计算,但地面上没有白线显示“ Equator”。事件视界的形状受旋转,附近的其他大质量物体等的影响。对于静态的孤立黑洞,它将是球形的。
Florin Andrei

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@WhitePrime他们这样做,是的。但是橡皮球并不是唯一可以“摆动”的东西。时空本身会摇摆。磁阱中的颗粒可能会摆动。如果条件合适的话,整个宇宙可能会摇摆不定。“摆动”只是意味着存在一个抵抗变形的力,它将系统带回到初始点,但是它过冲并朝相反的方向变形,然后又被带回,等等。许多事情都可以做到这一点。
Florin Andrei

5
方形烟圈摇摆。至于被称为事件视界的边界,这仅仅是对我们位于外部的内部空间区域的划分,而不能为内部发生的任何事件分配“何时”。东西在那里发生,但我们需要等待无数时间才能看到它。
Draco18s

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