Astronomi

Højhastigheds sorte huller eller neutronstjerner på (næsten) front-on kollisionskurs og kinetisk energi

Højhastigheds sorte huller eller neutronstjerner på (næsten) front-on kollisionskurs og kinetisk energi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

For det første: Jeg tror ikke, det er et duplikat spørgsmål. Der er relaterede spørgsmål om fusioner af sorte huller, der kredser omkring hinanden osv., Så læs venligst videre.

Jeg har svært ved at forestille mig, hvad der kan ske i følgende scenarie:
Antag to sorte huller af samme størrelse på en næsten frontalt kollisionskursus med en meget høj relativ hastighed på x km / t (udskift x med hvad der ville være nødvendigt for at muliggøre scenarierne beskrevet nedenfor).

Hvis deres begivenhedshorisonter ikke "rører", antager jeg, at deres kurser vil ændre sig betydeligt, men det ville være et normalt flyby - ikke?

Men hvad sker der, hvis deres begivenhedshorisonter "rører", hvis deres begivenhedshorisonter "overlapper" bare et par meter?

På den ene side har begge objekter en massiv kinetisk energi med modsatte retningsvektorer. Og på den anden side kan intet undslippe under tyngdekraftsradiusen.

Hvor går al kinetisk energi hen? Ville de to sorte huller ekstremt deformeres som at skabe en lang snor, før de kollapser i sfærisk form?

Og hvad nu hvis et af de to objekter i et lignende scenario er en neutronstjerne. Ville neutronstjernen blive revet fra hinanden, når den skraber det sorte hul i høj hastighed?


Jeg synes, det er et sjovt spørgsmål, og jeg kan besvare noget af det.

Hvis deres begivenhedshorisonter ikke "rører", antager jeg, at deres kurser vil ændre sig betydeligt, men det ville være et normalt flyby - ikke?

Mens de relativistiske hastigheder og tidsudvidelse kan ændre tingene lidt, er en flyby stadig en flyby. De ville enten flyve forbi hinanden, de tætte objekter ville ændre retning som et resultat, men den kombinerede kinetiske energi og momentum ville forblive konstant.

Anden mulighed er, at de går i kredsløb omkring hinanden. Næsten stort set det samme med to massive genstande, der passerer nær hinanden.

Men hvad sker der, hvis deres begivenhedshorisonter "rører", hvis deres begivenhedshorisonter "overlapper" bare et par meter?

Med klassiske (ikke Kerr) sorte huller, hvis begivenhedshorisonter rører ved de sorte huller, har de ingen anden mulighed end at fusionere. Begivenhedshorisonten er direkte proportional med radius, så når de to begivenhedshorisonter rører ved den, når det sker, ikke længere to sorte huller, men et sort hul. Massen af ​​de to objekter kombineret har en begivenhedshorisont, der cirkler dem begge.

For Kerr sorte huller er dette spørgsmål mere kompliceret, og jeg er ikke sikker, men jeg synes, det er det samme. Når begivenhedens horisonter rører, er det ikke længere to separate sorte huller, men en større.

På den ene side har begge objekter en massiv kinetisk energi med modsatte retningsvektorer. Og på den anden side kan intet undslippe under tyngdekraftsradiusen.

Når du taler om begivenhedshorisonter, vinder tyngdekraften altid. Kinetisk energi kan ikke overstige lysets hastighed, så den mister.

Hvor går al kinetisk energi hen? Ville de to sorte huller ekstremt deformeres som at skabe en lang snor, før de kollapser i sfærisk form?

En lang streng giver ingen mening. En midlertidig ikke-rund begivenhedshorisont, når hullerne smelter sammen, ser ud til at være mulig, men tænk på en fusion af to strakte bolde, ikke en streng. Hvert sort hul er centreret omkring dets "singularitet", disse former kan krumme nogle, når hullerne kolliderer eller spiral ind i hinanden. Som en FYI ville direkte kollisioner være sjældne. Spiral ind i hinanden er meget mere almindeligt.

Den kinetiske energi absorberes inde i det sorte hul. Det kan pr. Definition af det sorte hul ikke undslippe. Samlet momentum er sandsynligvis bevaret.

Og hvad nu hvis et af de to objekter i et lignende scenario er en neutronstjerne. Ville neutronstjernen blive revet fra hinanden, når den skraber det sorte hul i høj hastighed?

Et par punkter at overveje vedrørende et sort hul. Alt, der falder inden for et sort huls foton-sfære, vil sandsynligvis aldrig undslippe, så en af ​​de magiske afstande, der skal overvejes, er 1,5 gange radius af det sorte hul, hvor alle baner er bestemt til at falde ned i det sorte hul. Hvis det sorte hul og neutronstjernen har samme størrelse, og neutronstjernen passerer tæt på begivenhedshorisonten og den relativistiske hastighed, er der et interessant scenarie, hvor noget af neutronstjernen (tæt på lysets hastighed) ville være uden for fotonet -sfæren og har momentum til at flygte, og noget af det ville ikke. Neutronstjerner er bundet meget tæt sammen, men tidevandskræfterne ville være meget stærke, og det er muligt, at noget af neutronstjernematerialet kan blive revet af i dette hypotetiske scenario. Ville hele neutronstjernen blive revet fra hinanden? Måske. Det er svært at sige. Matematikken i det hypotetiske er langt over min lønklasse.

Hvis neutronstjernen er meget mindre end det sorte hul, så er det sandsynligvis inde i foton-sfæren, og den vil spiral ind i det sorte hul, måske bryder den fra hinanden i processen til en akkretionsskive, måske ikke, men den bliver absorberet i sort hul, hvis det er helt inden for foton-kuglen, selv med næsten lysets hastighed.

Problemet med dette hypotetiske er, at det er stort set umuligt. Objekter på størrelse med stjerner accelererer ikke næsten med lysets hastighed i forhold til andre i nærheden af ​​stjernemassegenstande. Hvad der faktisk sker, er beskrevet i det første svar på dit spørgsmål, de to tætte objekter ville enten have tilstrækkelig relativ hastighed til at flyve forbi hinanden, eller de ville blive fanget i en gensidig bane, der sandsynligvis ville føre til en fusion. I det virkelige univers ville en tæt på begivenhedshorisonten flyve forbi en neutronstjerne og et sort hul resultere i en fusion af de to. I teorien kunne neutronstjernen med nok kinetisk energi flyve tæt på og stadig flyve forbi det sorte hul, men den meget relative hastighed sker sandsynligvis aldrig.

Folk, der er klogere end mig, burde være fri til at rette alt, hvad jeg fik forkert, men jeg syntes, at denne var en sjov at svare på.


Hvis de to sorte huller savner, er mere end et par Schwarzschild-radier fra hinanden ved den nærmeste tilgang, vil hvad der sker meget ligne den rene newtonske løsning - svarende til et tæt møde mellem to planeter eller stjerner - men med nogle små forstyrrelser banerne på grund af GR og noget energi, der er gået tabt af tyngdekraftsstråling.

Hvis de går meget tættere end det, bliver GR-effekterne meget større. For det første ændres banerne, så de kan "bøjes" eller "spiralformes" ind i hinanden (citater, fordi det at sige noget geometrisk om, hvad der sker i nærheden af ​​et sort hul, hvor rum og tid er så buet, risikerer at blive vildledende). Når de gør det, når begivenhedshorisonterne smelter hurtigt sammen, når de kommer tæt på hinanden, deformeres de for at omslutte alt det rum, der tidligere var inde i en af ​​dem, og nogle mere. Den resulterende begivenhedshorisont vil derefter hurtigt slå sig ned til en af ​​de symmetriske standardformer og udstråle en masse gravitationsbølger i processen. Energien og vinkelmomentet i den oprindelige situation ender enten i spin og masse af det endelige sorte hul eller i disse tyngdekraftsbølger.