¿Cómo se reduce la masa de un agujero negro no estacionario mediante la emisión de ondas gravitacionales?

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Pregunté por los agujeros negros no estacionarios. Se trataba de cómo irradia ondas gravitacionales cuando está perturbado (tal vez mucho. O tal vez nunca fue estacionario antes y está colapsando a lo que finalmente es estacionario, y otras formas en que podría ser no estacionario). Considere el caso perturbado. Ignora también la radiación de Hawking, por ahora, Hawking ya lo descubrió. Estoy más interesado en los agujeros negros dinámicos.

Considere la métrica de Kerr perturbada para que adquiera algún momento cuadrupolo cambiante. Sí, puedes definir que covariablemente, Penrose, Bondi y Sachs lo hicieron hace mucho tiempo para tiempos espaciales asimétricamente planos y otros. Irradiará ondas gravitacionales hasta que vuelva a Kerr. En el proceso, de hecho, perderá algo de momento angular, ciertamente esos momentos cuadrupolo y así sucesivamente, y por supuesto, dado que esos transportan energía (en espacios espaciales asintóticamente planos también definieron invariablemente la energía que fluye al infinito) cuando se asiente tendrá menos masa y otros momentos que antes, y la pérdida de masa será igual a la perdida hasta el infinito en las ondas gravitacionales. La nueva masa, la masa de Bondi, más la energía de radiación, será igual a la masa antes de la radiación, básicamente la masa del objeto que lo perturbó, en el momento en que se unió al horizonte, más la masa original del agujero negro.

Pero la entropía del horizonte probablemente habrá crecido o, en el peor, se habrá mantenido igual. Esa es la entidad que es irreductible, la masa (energía) puede perderse, y de forma similar el momento angular, pero nada pasó por el horizonte. Simplemente se calmó, y el espacio-tiempo a su alrededor irradió, y siempre permaneció cosido junto con el horizonte, por lo que ambos cambiaron.

No hay conflicto con las leyes de la termodinámica de los agujeros negros, y nada fue de adentro hacia afuera del horizonte. La masa o energía de un agujero negro no necesita conservarse, puede irradiarse en radiación gravitacional. Los cálculos de la energía máxima convertida en radiación gravitatoria en la fusión de dos agujeros negros de mas igual es que la pérdida máxima (un cálculo fácil de que la entropía no disminuya) es el 29 por ciento de la masa total (energía). En los dos agujeros negros fusionados fue de alrededor del 5 por ciento, un resultado más probable de los cálculos numéricos realistas.

Significa que puede descubrir algo sobre los momentos multipolares del horizonte (mientras es No estacionario) si puede observar más detalles de la onda gravitacional en la fase de fusión, y posiblemente en la fase descendente. eLISA tendrá mucha más sensibilidad que Ligo, por supuesto a frecuencias más bajas, y se planea ver esos otros aspectos de momento multipolar de la radiación gravitacional. Podríamos ver los detalles de cómo los horizontes pierden su cabello.

Es fácil confundirse al pensar en un horizonte como un objeto físico, pero no lo es, es una propiedad global de la geometría. No pasa nada en ningún lugar particular local. Entonces

+ la masa del agujero negro es la energía total (medida desde el infinito) de la configuración, que incluye el espacio curvo alrededor del agujero.

La radiación de Hawking se recibe en el infinito y se genera por una falta de coincidencia global entre los estados de vacío; no se emite desde un punto en particular, como el espacio vacío en el horizonte.

Con esto en mente, uno puede entender que la emisión de ondas gravitacionales de un agujero negro altamente perturbado (no estacionario) no necesita “mover” nada a través del horizonte; en cambio, el espacio-tiempo de toda la geometría del agujero negro participa, y al final envía energía al infinito y, por lo tanto, reduce la masa de la configuración del agujero negro. Esto también se aplica a la radiación de Hawking.

De manera similar, las ondas gravitacionales de los cuerpos en órbita no colapsados ​​irradian energía fuera del sistema, y ​​los cuerpos terminan más juntos (por lo que tienen menos energía) pero no se ven afectados de otra manera. La masa (relativista) del sistema orbital se reduce por la cantidad de energía irradiada en ondas gravitacionales; Por supuesto, debe calcular la masa total de forma relativista.

No, el agujero negro no disminuye de tamaño.

[matemáticas] E = \ sqrt {(m_0 c ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2} [/ matemáticas]

Es la masa en reposo, [matemática] m_0 [/ matemática], la que determina lo que queda atrapado en el horizonte de sucesos, y eso no cambia. Toda la energía de las ondas gravitacionales proviene de la energía cinética, que a su vez proviene de la energía potencial gravitacional.

La masa de agujeros negros se reduce por la emisión de radiación de Hawking, un efecto cuántico que ocurre en el límite exacto del horizonte de eventos.

Los cuerpos de aceleración (no cuerpos no estáticos) producen ondas en el espacio-tiempo vistas como ondas de gravedad. La Luna hace esto, la Tierra hace esto, mientras orbitan. Esto no disminuye su masa. Las ondas gravitacionales disminuyen la aceleración, de ahí proviene la energía para impulsar esta onda.