Zwei Bi-Luder können Pimmel und Löcher nicht widerstehen
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Zwei Bi-Luder können Pimmel und Löcher nicht widerstehen
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Das ist eine großartige Antwort! Ich habe verschiedene Dinge daraus gelernt, nett.
Es ist sicher, Newtonsche Näherungen zu verwenden, wenn der Abstand zwischen den BHs groß ist. Verwenden Sie das Schwarzschild-Zeitdilatationsverhältnis √, um eine ungefähre Vorstellung davon zu erhalten, wo relativistische Effekte zu groß werden, um ignoriert zu werden 1 - r s / r - - - - - - - √ 1 - r s / r r s r s r r
Um etwas pedantisch zu sein, gibt es zwei Prozesse: 1. Dynamische Reibung, die die mittlere Wechselwirkung der einzelnen BHs mit der allgemeinen Population von Sternen (und dunkler Materie) in ihrer Umgebung ist und bis zu einer Größenordnung von a wirksam ist paar hundert parsecs ...
... und 2. Gravitations-Dreikörper-Wechselwirkungen zwischen dem binären BH und einzelnen Sternen. Auf diese Weise werden Sterne aus den inneren Regionen "herausgeschleudert". Dies dominiert für BH-Abstände von weniger als einigen hundert pc; Wenn es nicht genügend Sterne in der Mitte gibt, mit denen die Binärdatei interagieren kann, kann sie möglicherweise ihre Umlaufbahn nicht verkleinern, die kleiner als etwa eine Parsec ist - das "letzte Parsec" -Problem.
Ich habe Lust, sie mit einer gezielten Kette kleinerer Schwarzer Löcher zu verbinden, die eine Brücke bilden.
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Supermassive Schwarze Löcher befinden sich normalerweise im Zentrum von Galaxien, einschließlich unserer eigenen, und während einer Galaxienfusion beginnen sie einen Totentanz, der sich in einem nahezu endlosen Walzer umeinander dreht, bis sie schließlich verschmelzen. Derzeit ist den Forschern jedoch nicht klar, wie lange es dauert, bis Schwarze Löcher fusionieren - oder sogar, wenn sie überhaupt fusionieren.
"Es ist eine große Verlegenheit für die Astronomie, dass wir nicht wissen, ob supermassereiche Schwarze Löcher verschmelzen", sagte Jenny Greene, Professorin für Astrophysik in Princeton und Mitautorin der Studie. "Für alle, die sich mit der Physik des Schwarzen Lochs beschäftigen, ist dies ein langjähriges Rätsel, das wir lösen müssen."
Dieses Rätsel wird als "Final-Parsec-Problem" bezeichnet. Einige Astronomen glauben, dass, sobald zwei supermassereiche Schwarze Löcher nahe genug zusammenkommen und ihre Distanz auf 1 Parsec (3,2 Lichtjahre) reduzieren, sie für eine Ewigkeit tanzen könnten.
Frage: Wenn sich herausstellt, dass supermassereiche Schwarze Löcher nicht verschmelzen können oder es schwierig ist, dies zu tun, woran könnten die Gründe liegen?
Das Hauptproblem ist der Drehimpuls. Damit zwei durch die Gravitation gebundene Objekte (Schwarze Löcher, supermassereiche Schwarze Löcher, Planeten, Sterne usw.) miteinander verschmelzen können, müssen sie genügend Drehimpuls abgeben, damit ihre Orbitaltrennung klein genug wird. Der durchschnittliche Orbitabstand (Semi-Major-Achse) wird vollständig vom Drehimpuls der Umlaufbahn bestimmt (zumindest in der klassischen Mechanik; ich weiß nicht, ob dies für relativistische Situationen wie das Zusammenführen von Schwarzen Löchern gilt, wenn sie nahe beieinander liegen). Das Entfernen des Drehimpulses erfordert Wechselwirkungen mit anderen Objekten.
Wenn zwei Galaxien verschmelzen, haben beide supermassereiche Schwarze Löcher Drehimpuls. Durch ein Phänomen, das als "dynamische Reibung" bekannt ist, zerstören Gravitationswechselwirkungen mit anderen Sternen die schwarzen Löcher eines Großteils ihres Drehimpulses, bis sie in ein paar Parsec oder so voneinander gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt haben die Schwarzen Löcher alle Sterne in der Region herausgeschleudert, und es ist (vermutlich) nichts mehr für dynamische Reibung übrig, um ihren Drehimpuls zu beeinträchtigen. Sobald die Schwarzen Löcher nah genug sind (ich weiß nicht genau, wie nah sie sind), wird die Emission von Gravitationswellen das umlaufende Paar ihres verbleibenden Drehimpulses zerstören und eine Fusion wird unvermeidlich.
Also, um deine Frage zu beantworten , besteht der Grund dafür, dass supermassereiche Schwarze Löcher nicht miteinander verschmelzen können, darin, dass sie zu nahe beieinander liegen, als dass sich im Zentrum der Galaxie noch Material (Sterne, Gas usw.) befindet, von dem der Drehimpuls entfernt werden kann Das umlaufende Paar hat das Material bereits selbst entfernt, ist jedoch nicht nahe genug, um Gravitationswellen auszusenden, um den Drehimpuls so schnell zu entfernen, dass ihre Verschmelzung (im astronomischen Sinne) bald erfolgen kann.
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Dies ist eine großartige Antwort! Ich habe verschiedene Dinge daraus gelernt, schön.
Es ist sicher, Newtonsche Näherungen zu verwenden, wenn der Abstand zwischen den BHs groß ist. Um eine grobe Vorstellung davon zu bekommen, wo relativistische Effekte zu groß werden, um sie zu ignorieren, verwenden Sie das Schwarzschild-Zeitdilatationsverhältnis
√ 1 − r s / r
, wobei
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der Schwarzschild-Radius und
r
der Abstand ist.
Um es etwas pedantisch zu sagen, gibt es zwei Prozesse: 1. Dynamische Reibung, die die mittlere Wechselwirkung der einzelnen BHs mit der allgemeinen Population von Sternen (und dunkler Materie) in ihrer Umgebung ist und die bis auf Skalen von a . wirksam ist paar hundert Parsec...
... und 2. Gravitations-Dreikörper-Wechselwirkungen zwischen dem binären BH und einzelnen Sternen, wodurch Sterne aus den inneren Regionen "herausgeschleudert" werden. Dies dominiert für BH-Trennungen von weniger als einigen hundert pc; Wenn es nicht genügend Sterne im Zentrum gibt, mit denen das Binärsystem interagieren kann, kann es seine Umlaufbahn möglicherweise nicht kleiner als ein Parsec oder so verkleinern - das "letzte Parsec"-Problem.
Ich möchte versuchen, sie mit einer gezielten Kette kleinerer schwarzer Löcher zu verschmelzen, die eine Brücke bilden.
Der Trennungsabstand für die Dominanz von Gravitationswellen beträgt etwa 0,001 bis 0,01 Parsec. Aus diesem Grund scheint das Zusammenführen schwierig zu sein: Sie beginnen mit einem Parsec oder mehr und müssen diese Entfernung um mehrere Größenordnungen reduzieren, wenn die Spirale bis zu diesem Punkt länger dauern würde als die Lebensdauer des Universums. Und das Problem wird dann: Wir glauben, dass wir Beweise dafür haben, dass supermassive Schwarze Löcher
schon einmal verschmolzen sind und dass es mindestens einen Kandidaten für ein inspirierendes Paar gibt, der viel näher ist, als sie ohne etwas anderes sein sollten, das sie näher bringt.
Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich normalerweise im Zentrum von Galaxien, einschließlich unserer eigenen, und während einer Galaxienverschmelzung beginnen sie einen Todestanz, drehen sich in einem fast endlosen Walzer umeinander, bis sie schließlich verschmelzen. Allerdings ist den Forschern derzeit unklar, wie lange es dauert, bis Schwarze Löcher verschmelzen – oder ob sie überhaupt verschmelzen.
"Es ist eine große Peinlichkeit für die Astronomie, dass wir nicht wissen, ob supermassereiche Schwarze Löcher verschmelzen", sagte Jenny Greene, Professorin für astrophysikalische Wissenschaften in Princeton und Co-Autorin der Studie. "Für jeden in der Physik Schwarzer Löcher ist dies aus Beobachtungssicht ein seit langem bestehendes Rätsel, das wir lösen müssen."
Dieses Rätsel wird als "Final-Parsec-Problem" bezeichnet. Einige Astronomen glauben, dass, sobald zwei supermassereiche Schwarze Löcher nahe genug beieinander sind und ihre Entfernung auf 1 Parsec (3,2 Lichtjahre) reduzieren, sie für eine Ewigkeit tanzen können.
Frage: Wenn sich herausstellt, dass supermassereiche Schwarze Löcher nicht verschmelzen können oder Schwierigkeiten damit haben, was könnten die Gründe dafür sein?
Das Hauptproblem ist der Drehimpuls. Damit zwei gravitativ gebundene Objekte verschmelzen (ob Schwarze Löcher, supermassereiche Schwarze Löcher, Planeten, Sterne usw.), müssen sie genügend Drehimpuls abgeben, damit ihre Bahntrennung klein genug wird. Der durchschnittliche Bahnabstand (Haupthalbachse) wird vollständig aus dem Drehimpuls der Bahn bestimmt (zumindest in der klassischen Mechanik; ich weiß nicht, ob das für relativistische Situationen wie das Verschmelzen von Schwarzen Löchern gilt, wenn sie sich nahe kommen). Die Entfernung des Drehimpulses erfordert Wechselwirkungen mit anderen Objekten.
Wenn zwei Galaxien verschmelzen, haben ihre supermassereichen Schwarzen Löcher beide einen Drehimpuls. Durch ein Phänomen, das als "dynamische Reibung" bekannt ist, verbrauchen Gravitationswechselwirkungen mit anderen Sternen den Schwarzen Löchern einen Großteil ihres Drehimpulses, bis sie auf wenige Parsec oder so voneinander entfernt sind. Zu diesem Zeitpunkt haben die Schwarzen Löcher alle Sterne, die sich in der Region befanden, herausgeschleudert und es gibt (vermutlich) nichts mehr für dynamische Reibung, um ihren Drehimpuls zu schwächen. Sobald die Schwarzen Löcher nahe genug sind (ich weiß nicht, wie nahe ich mir aus dem Kopf gehen kann), wird die Emission von Gravitationswellen dem umlaufenden Paar ihren verbleibenden Drehimpuls rauben und eine Verschmelzung wird unvermeidlich.
Um Ihre Frage zu beantworten , der Grund dafür, dass supermassereiche Schwarze Löcher nicht in der Lage sind, sich zu verschmelzen, ist, dass sie zu nahe beieinander sind, als dass sich im Zentrum der Galaxie noch Material (Sterne, Gas usw.) das umkreisende Paar, das bereits das Material selbst entfernt hat, aber nicht nahe genug für die Emission von Gravitationswellen sind, um den Drehimpuls schnell genug zu entfernen, damit ihre Verschmelzung in absehbarer Zeit (im astronomischen Sinne) stattfindet.
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