¿Pueden escapar la materia o la energía cuando chocan dos agujeros negros?

Uno pensaría que sí pero no. Bueno, en realidad sí, pero solo la luz que ya podría escapar.

Aquí hay una simulación usando la relatividad numérica:

La relatividad numérica no tiene un “horizonte de eventos” absoluto. Más bien, un horizonte de eventos es una propiedad emergente. Lo que tiene la relatividad numérica son las superficies marginalmente contenidas. A diferencia de un horizonte de eventos, siempre hay un camino para salir de una superficie marginalmente contenida. No siempre hay un camino a la capa anidada de la superficie marginalmente contenida. Cuando no hay camino desde el interior de una superficie marginalmente contenida que salga del agujero negro, entonces los objetos dentro de esa superficie marginalmente contenida se consideran dentro del horizonte de eventos y quedan atrapados en el agujero negro.

La forma en que los objetos caen en los agujeros negros en tiempo real, es cuando se envuelven en superficies contenidas marginalmente, la masa agregada da como resultado la formación de superficies más contenidas marginalmente, por lo que el objeto puede quedar atrapado. Una vez que todos los caminos hacia el interior son del espacio, no del tiempo, esencialmente los objetos se congelan en el tiempo, la superficie puede ser tratada como una reserva de energía. Esa energía no vuelve a salir, no importa cuánto tiempo se ejecute la simulación. Del mismo modo, nunca desaparecerán las superficies contenidas marginalmente, a menos que algo contenido haya logrado escapar.

Lo que sucede durante la fusión es que parte de la energía contenida en las superficies marginalmente contenidas que aún tiene un camino, logra seguir ese camino. Así de simple Básicamente, la luz atrapada dentro de la ergosfera, pero no el horizonte de eventos, tiene la oportunidad de escapar de cualquier manera. Esta fusión podría ser el impulso aleatorio que un fotón necesita para escapar. La fusión también podría dar lugar a un fotón que habría escapado sin escapar …

De acuerdo con las reglas de los agujeros negros, el área de superficie de un agujero negro crece nunca se encoge. Cuanta más masa agregue a un agujero negro, menor será la densidad interior. Entonces el radio siempre es proporcional a la masa. Si tiene dos agujeros negros fusionados, uno con radio R1 y otro con radio R2, si no se pierde energía en las ondas gravitacionales, el radio final sería R1 + R2. El 100% de ambas esferas estarían contenidas en el nuevo agujero negro, nunca hay posibilidad de escapar.

Ahora, en el caso particular de Ligo, el 5% de la energía se irradiaba en ondas de gravedad. Uno podría pensar que esto significaba que los agujeros negros se encogían al fusionarse. Este no es el caso. La energía que se irradia proviene casi por completo de la energía cinética de los movimientos relativos de los dos agujeros negros, y la cantidad restante de la ergosfera (la región fuera del horizonte de eventos).

Por cierto. Los tamaños relativos de los agujeros negros simplemente no importan.

No, no hay repulsión. Sus horizontes se extienden uno hacia el otro y luego se combinan como dos gotas de agua. Aquí está mi dibujo increíblemente científico y preciso 😉

El espacio marcado en negro aquí está detrás del (de los) horizonte (s) de eventos, y no puede escapar luz de allí.

No, porque la gravedad “cancela” (en realidad las fuerzas clásicas se equilibran) solo en un punto a lo largo de la línea entre las singularidades centrales, se mueve ligeramente fuera de ese punto y la fuerza vuelve a aparecer. Además, no hay una cantidad significativa de materia en este punto exacto, casi toda la masa de BH está en la singularidad central, que es extremadamente pequeña.

Sí, cuando los agujeros negros se acercan a la colisión, el horizonte de eventos se distorsiona, por lo que puede haber un breve período en el que se escape algo de luz.

Esto no se debe a ninguna repulsión, sino a una distorsión en la geodésica del espacio-tiempo que altera el horizonte de eventos.

En términos de la física newtoniana clásica, la fuerza de gravedad sobre los átomos / partículas entre dos agujeros negros se reducirá debido a la atracción en dirección opuesta. Esto permitirá que algunos de los fotones escapen.

Ambas respuestas Sí y No tienen buenos puntos.

Los agujeros negros, por definición, no permiten que ninguna energía escape del horizonte de eventos por otra cosa que no sean procesos mecánicos cuánticos muy lentos, pero en la práctica hay luz y energía atrapadas fuera del horizonte de eventos que pueden escapar de los agujeros negros.

La carga y la rotación de los agujeros negros supuestamente pueden afectar el grosor y la naturaleza de los agujeros negros. Hace poco leí que cualquier masa giratoria tendrá algunos resultados de energía negativos.

Me imagino que con dos agujeros negros sin carga y sin rotación ideales, es posible que se fusionen sin que se vea nada.

Creo que en algunos modelos nada pasa realmente el horizonte de eventos o al menos algunas cosas se acumulan en anillos giratorios fuera del horizonte, y a veces las cosas se disparan cerca de los polos del agujero negro u objeto pesado similar. No todo lo que se dirige hacia el agujero negro queda atrapado dentro. Entiendo que los agujeros negros pueden crear estrellas y planetas. Creo que nuestra galaxia, la Vía Láctea, supuestamente ha comenzado a ser creada por su agujero negro central.

En pocas palabras, en la práctica, los agujeros negros son mucho más complejos que los agujeros simples en el espacio.

A lo sumo, eso permitiría que la materia se transfiera de un agujero negro al otro. No permitiría que la materia escapara por completo. Si los horizontes de eventos se superponen, entonces el horizonte de eventos combinado aún encierra completamente ambas singularidades.