Les trous noirs sont-ils sphériques lors de la fusion?

J'ai pensé aux trous noirs, en particulier pendant les derniers instants avant la fusion de deux. Je me demande si les trous noirs, ou plus précisément leurs horizons d'événements, sont toujours sphériques. Il me semble que dans les instants qui précèdent la fusion, leurs horizons d'événement respectifs seront étirés, un peu comme la façon dont la Lune provoque les marées de notre océan. J'ai dessiné un (mauvais) diagramme de ce à quoi je pense qu'ils pourraient ressembler. Remarquez comment les horizons des événements sont plus proches de la singularité du côté intérieur, c'est parce que la gravité de chaque trou noir est en opposition. Les horizons des événements sont plus éloignés de la singularité du côté extérieur car la gravité de chaque trou noir s'additionne.

black-hole gravity Ryan_L
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Pertinent sinon une dupe exacte est le dernier point dans astronomy.stackexchange.com/questions/28610/…

Steve Linton

Un problème avec cette question est que, par définition, un trou noir est un endroit où l'espace et le temps sont assez déformés et les choses se passent généralement assez rapidement. Donc, demander simplement quelle forme les horizons des événements sont à un moment particulier n'est pas vraiment une question bien définie. La définition des événements qui se produisent en même temps est un processus quelque peu arbitraire selon l'observateur, tandis que la définition de la «forme» a vraiment besoin d'un peu de géométrie différentielle. Les simulations SXS ( black-holes.org ) font une tentative et vous pouvez lire leurs articles pour les détails.

Steve Linton

Même les trous noirs simples qui ont un moment angulaire non nul (qui "tourne") ont des "formes" non sphériques .

StephenG

Réponses:

Pas besoin de deviner. Des recherches solides ont été menées dans ce domaine. Même Wikipédia a quelques informations:

Lorsque deux trous noirs se rapprochent, une forme de «bec de canard» fait saillie de chacun des deux horizons d'événements vers l'autre. Cette saillie s'étend plus longtemps et plus étroitement jusqu'à ce qu'elle rencontre la saillie de l'autre trou noir. À ce stade, l'horizon des événements a une forme en X très étroite au point de rencontre. Les protubérances sont étirées en un fil fin. Le point de rencontre se développe en une connexion à peu près cylindrique appelée pont.

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

Il existe des articles de recherche avec des images montrant les résultats des calculs de la forme des horizons d'événements lors de la fusion. Voici un exemple:

L'image ci-dessus est tirée de cet article:

Sur les horizons toroïdaux dans les inspirations binaires des trous noirs

Nous examinons la structure de l'horizon des événements pour des simulations numériques de deux trous noirs qui commencent dans une orbite quasi-circulaire, inspirés et finalement fusionnent. Nous constatons que la section spatiale de l'horizon des événements fusionnés a une topologie sphérique (à la limite de notre résolution), malgré l'attente que les fusions génériques de trous noirs binaires en l'absence de symétries devraient aboutir à un horizon des événements qui a brièvement une croix toroïdale section.

Florin Andrei
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+1 Belles images. J'apprécie la façon dont les axes xyz dans les coins ne contribuent absolument à rien.

@ user28113 Les coordonnées ont un sens dans le contexte de la simulation décrite dans l'article. Ce sont les résultats réels de l'analyse numérique - et non «l'impression d'un artiste» du phénomène.

Florin Andrei

@WhitePrime Les trous noirs sont fondamentalement juste un espace-temps fortement déformé. À la singularité, nos calculs explosent, il est donc inutile d'en parler beaucoup. L'horizon des événements est la frontière où les choses deviennent différentes à bien des égards - mais ce n'est pas une ligne tracée dans le sable, ni un "objet solide". Cela ressemble plus à l'équateur - vous savez qu'il est là, vous pouvez le mesurer et le calculer, mais il n'y a pas de ligne blanche au sol qui dit "équateur". La forme de l'horizon des événements est influencée par la rotation, d'autres corps massifs à proximité, etc. Il serait sphérique pour un trou noir statique et isolé.

Florin Andrei

@WhitePrime Ils le font, oui. Mais les balles en caoutchouc ne sont pas les seules choses qui peuvent "vaciller". L'espace-temps lui-même peut vaciller. Les particules d'un piège magnétique pourraient vaciller. Des univers entiers pourraient vaciller si les conditions sont réunies. "Wobbling" signifie simplement qu'il y a une force qui s'oppose à une déformation, et cela ramène le système au point initial, mais il dépasse et se déforme dans la direction opposée, puis il est ramené, etc. Beaucoup de choses peuvent faire cela.

Florin Andrei

Les anneaux de fumée carrés vacillent. Quant à la frontière qui s'appelle l'horizon des événements, c'est simplement la démarcation d'une région de l'espace à l'intérieur de laquelle nous, étant à l'extérieur, ne pouvons pas attribuer un «quand» à un événement qui se produit à l'intérieur. Il y a des trucs là-dedans, mais il faudrait attendre infiniment de temps pour les voir.

Draco18s

De la question Que peut-on apprendre ou noter dans cette vidéo LIGO Orrery? nous pouvons regarder la vidéo LIGO Orrery (qui a été inspirée par l'époustouflant Kepler Orrery IV ).

J'ai fait un petit GIF de faible qualité à partir de captures d'écran ici, la vidéo est beaucoup plus intéressante.

Il a été difficile d'être sûr de ce qui est décrit exactement comme mentionné dans cette réponse, mais il est probable que les surfaces représentent au moins un peu un horizon d'événements.

LIGO Orrery

uhoh
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