Teóricamente, si un agujero negro se traga otro agujero negro, ¿qué pasaría? ¿Se convertiría en un agujero negro aún más grande? ¿Qué pasaría si el agujero negro que tragó girara en la dirección opuesta?

Solo para agregar un detalle más a la respuesta de Jerzy Michał Pawlak, dependiendo de los detalles del encuentro, el agujero negro resultante puede recibir una gran “patada”. Esta patada puede ser de hasta 4000 km / s, sin embargo, generalmente es más baja. En algunos casos, el agujero negro resultante puede moverse más rápido que la velocidad de escape de la galaxia en la que vive, por lo que podría salir de la galaxia. No hay ninguna evidencia de observación convincente de que hayamos visto un agujero negro pateado, pero la gente está buscando …

Aquí hay una de las muchas películas que muestran simulaciones de fusiones de agujeros negros:

Los agujeros negros son los ejemplos extremos de masa, energía y espacio-tiempo. Bueno, “tragar” puede no ser la palabra correcta, porque, cuando se acercan tanto que no pueden escapar de la gravedad del otro, se “fusionarán” para convertirse en un agujero negro más grande. Tal evento sería extremadamente violento. Incluso al simular este evento en computadoras potentes, los físicos no pueden entenderlo completamente. Sin embargo, saben que una fusión de agujeros negros produciría una energía tremenda y enviaría ondas masivas a través del tejido del espacio-tiempo del Universo. Estas ondas se llaman ondas gravitacionales. La fusión de los agujeros negros puede arrojar un pequeño porcentaje de su masa total como “ondas gravitacionales” en solo minutos, enviando las olas en un viaje de alta velocidad a través del universo. Este es exactamente el tipo de firma que puede buscar un experimento como Advanced-LIGO . Tales fusiones de agujeros negros pueden estar brevemente entre los objetos más luminosos del universo, excepto que su luminosidad no está en la radiación electromagnética, sino en la radiación gravitacional.

Estoy seguro de que es consciente de que a principios de este año, el 11 de febrero , los investigadores anunciaron el descubrimiento de las escurridizas y buscadas “ondas” en el espacio-tiempo que fueron predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein hace más de un siglo. Con base en los datos adquiridos, los investigadores dedujeron que los objetos que colisionaron eran agujeros negros que comenzaron con una masa inicial de 29 y 36 veces la masa del sol, respectivamente. La amplitud reveló cuán distante estaba esta colisión cósmica de la Tierra, y resulta que esta fusión ocurrió hace 1.300 millones de años.

Cuando los dos se fusionaron, los físicos creen que finalmente alcanzaron la mitad de la velocidad de la luz y, en una gran reacción, aniquilaron una cantidad de masa tres veces más grande que el sol, convirtiéndola en energía que se estremeció a través del espacio-tiempo en forma de ondas gravitacionales Estas ondas luego corrieron a través de la galaxia, llegando finalmente a la Tierra 1.300 millones de años después.

Luego hay otros factores a considerar. Si los agujeros negros son asimétricos (con diferentes masas, por ejemplo), sucede algo muy peculiar. A medida que los agujeros negros se fusionan, experimentan un retroceso y pueden dispararse a través del universo. En otras palabras, el centro de masa del sistema, el “punto de equilibrio” entre las masas, sigue un camino en espiral hacia afuera a medida que los agujeros giran en espiral hacia adentro. Al final, todo el sistema, el “nuevo” agujero negro, retrocede en alguna dirección. Los investigadores han descubierto que si agrega el giro de los agujeros negros, la velocidad de retroceso podría ser enorme, alcanzando niveles de 4.000 kilómetros por segundo. Eso es suficiente para impulsar el agujero recién formado fuera de una galaxia, superando fácilmente la velocidad de escape.

Fusionando agujeros negros: una cuestión de cierta gravedad

La posibilidad de una fusión de agujeros negros supermasivos se hace más convincente por la existencia de un quásar pulsante que se encuentra entre la fusión de galaxias. Todo lo que se cruza en su camino cae en estos agujeros negros que tienen una masa y atracción gravitacional tan increíbles. Los cuásares emergen de todo este calor y aceleración de la materia de la fusión del agujero negro.

Los físicos analizan la orientación del giro de dos agujeros negros en órbita, ya que están cerca de fusionarse. Lo que descubrieron fue que los giros de los dos agujeros negros interactúan gravitacionalmente (lo que se conoce como acoplamiento espín-espín) y, como resultado, pueden transferir el momento angular entre sí. Lo que a su vez significa que las orientaciones de sus giros cambian con el tiempo.

Esto tiene importantes consecuencias para las observaciones de fusión de agujeros negros. Pueden determinar las orientaciones rotacionales de los agujeros negros por los chorros que fluyen desde sus polos, por lo que una forma de buscar fusiones es buscar un cambio brusco en la dirección de un jet. Por supuesto, puede haber cambios graduales que conduzcan a una fusión, por lo que no necesariamente hay un cambio brusco en el avión.

Y luego están los ” agujeros negros binarios “. Se han encontrado agujeros negros gemelos, tan cerca que están unidos gravitacionalmente y orbitan uno alrededor del otro en las etapas finales antes de fusionarse para formar un agujero negro colosal, en un quásar que existió hace unos 10.300 millones de años. Cuando los dos agujeros negros en un binario giran en direcciones opuestas, las fuerzas son tan extremas que uno de los agujeros negros puede ser expulsado a una velocidad tremenda y enviarlo directamente desde la galaxia recién fusionada, para que nunca regrese. Cuando un agujero negro recibe una patada, el otro recibe una enorme cantidad de energía, inyectada en el disco de gas y polvo que lo rodea.

Aparentemente, las fusiones de agujeros negros son comunes en el universo. Los astrónomos creen que los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de prácticamente todas las galaxias grandes, incluso nuestra propia Vía Láctea. Los astrónomos pueden detectarlos observando sus efectos sobre las estrellas cercanas y el gas. Estos agujeros negros no comenzaron su vida como agujeros negros supermasivos. Un posible mecanismo para la formación de agujeros negros supermasivos implica una reacción en cadena de colisiones de estrellas en cúmulos estelares compactos que da como resultado la acumulación de estrellas extremadamente masivas, que luego colapsan para formar agujeros negros. Los cúmulos estelares se hunden hasta el centro de la galaxia, donde los agujeros negros se fusionan para formar un agujero negro supermasivo.

Los agujeros negros se fusionarán en uno más grande. Irradiando algo de energía como ondas gravitacionales en el proceso. Los momentos angulares simplemente se sumarán, es decir, el momento angular del agujero negro resultante será la suma vectorial de los momentos angulares de los agujeros negros iniciales, más su momento angular relativo (orbital). Menos, posiblemente, el momento angular arrastrado por las ondas gravitacionales, no estoy seguro de si eso puede ser significativo.

Creo que eso es lo que vieron recientemente en LIGO. Los BH se fusionan, emitiendo una cantidad astronómica de energía como radiación gravitacional. No estoy seguro de si es correcto decir que uno absorbe al otro. Más de una cosa mutua.

Es imposible que un agujero negro se trague a otro. Agujeros negros MERGE. Es como preguntar, qué pasa cuando un río se traga a otro. O lo que sucede cuando una gota de lluvia se traga a otra. Puede designar un río como el río primario porque es más grande o más importante, pero al final lo que obtiene es una fusión, no un consumo.

La idea a tener en cuenta es que el horizonte de eventos no es realmente algo físico. No hay una línea mágica que diga “aquí”. Soy el horizonte de eventos. Es solo un límite distante donde el escape ya no es posible. Tratar lo distante de la singularidad donde el horizonte de eventos es algo especial no es muy diferente de decir que considerar la altitud de la órbita geoestacionaria alrededor de la Tierra como un límite especial.

Nunca pensarías: “Me pregunto qué sucede cuando dos altitudes de órbita geoestacionaria se cruzan”, como si algo realmente especial sucediera. Por lo tanto, dos horizontes de eventos que se cruzan deberían ser igualmente poco interesantes. Solo que no lo es, simplemente porque es cuando el proceso de fusión se vuelve irreversible.

Pero la fusión real es una colisión elástica entre dos singularidades. Esas singularidades pueden ser en forma de punto o anillo. Podrían estar girando en la misma dirección u opuesta. Pero al final es solo una colisión inelástica.

No solo hemos observado la fusión de dos agujeros negros, sino que también lo hemos escuchado:

Escuche 2 agujeros negros fusionándose en este inolvidable clip de sonido

La forma en que esto fue detectado por Ligo es una historia increíble, no puedo hacer justicia aquí.

Teóricamente, si ambos agujeros negros se fusionan entre sí, se formará un nuevo agujero negro girando sobre su propio eje. Hay algo hermoso en el nuevo agujero negro formado.

Supongamos que el área de superficie del agujero negro 1 es S1 y el área de superficie del agujero negro 2 es S2, entonces el área de superficie del agujero negro nuevo S3 será mayor que la suma de S1 y S2.

S1 + S2

Además, si dos agujeros negros giratorios tienen giros diferentes, uno opuesto al otro, entonces el nuevo agujero negro formado girará en la dirección dominada por el giro neto después de que dos se fusionen entre sí.

Realmente no es posible dar una respuesta precisa, pero de acuerdo con la imagen hipotética del agujero negro, podrían colapsar en un agujero negro biger.
Debido a que se sabe que hay diferentes tamaños de agujeros negros, el mínimo está dentro del radio de Swartzchild, por lo que es posible que haya 2 agujeros negros en un agujero negro de tamaño biger.

Sería una fusión, no el más grande tragándose el más pequeño. El resultado sería de hecho más grande.

El interrogador tiene razón, los dos agujeros negros se fusionan, produciendo un solo agujero negro más grande. Algunas de sus energías / masas se pueden perder como radiación gravitacional. El área de superficie total del agujero negro combinado debe ser mayor que la suma de los dos agujeros negros originales. Cualquier momento angular simplemente se suma. Entonces, si giran en direcciones opuestas, esto tenderá a cancelarse.

De acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica y la mecánica de los agujeros negros tal como la ideó Hawking … un agujero negro aumenta su volumen o, más bien, extiende los límites de su horizonte de eventos al obtener entrofia de una sustancia. Cuanto más es la entrofia de una sustancia … más es el aumento en los límites del horizonte de eventos.
Por lo tanto … el agujero negro más pequeño ya tendría algo de entrofia. Dárselo al más grande … daría como resultado el aumento de los límites del horizonte de eventos.

Inspiral, coalescencia, ringdown.

se haría más grande, o si girara en la dirección opuesta, se haría más grande con más energía liberada.

La fusión de dos agujeros negros produciría uno más grande. El par que se fusionó recientemente parecía perder el 5% de su total, lo que significa que el modelo de agujero negro es incorrecto.