Ha belép egy fekete lyuk eseményhorizontjába, soha nem hagyja el. Nincs olyan sebesség, amelyet fel lehet venni, még a fénysebesség sem, hogy kiszabadítson. De az általános relativitáselméletben a tér görbült a tömeg és az energia jelenlétében, és a fekete lyuk összeolvadása az egyik legszélsőségesebb forgatókönyv az ilyen görbülethez. Van valami módon bejutni egy fekete lyukba, átlépni az esemény horizontját, és akkor távozni, amikor az esemény horizontját egy hatalmas összefonódás görbíti?
Ha két fekete lyuk egyesül, lehet számít az egyik fekete lyuk menekülésének horizontján belül? Felvehetik-e és áttérhetnek egy másikba (egy hatalmasabb fekete lyukba)? Mi lenne, ha túlmenne mindkét láthatáron?
Ez az ötlet határozottan őrült. De vajon elég őrült-e ahhoz, hogy dolgozzon? Ethan Siegel fizikus segít megválaszolni ezt a kérdést.
Ha egy elég masszív csillag megszűnik, vagy ha két kellően masszív csillagmaradvány összeolvad, akkor fekete lyuk alakulhat ki a tömegével arányos eseményhorizontnal és egy akkripciós tárcsával, amelyben a fekete lyukot körülvevő anyag kavarog.
Általában egy fekete lyuk alakul ki egy hatalmas csillag magjának összeomlásakor, akár szupernóva robbanás, akár neutroncsillagok összeolvadása vagy egy közvetlen összeomlás során. Tudomásunk szerint minden fekete lyuk az anyagból alakul ki, amely valaha is egy csillag része volt, tehát sok szempontból a fekete lyukak a csillagok végső maradványai. Néhány fekete lyuk izolálódik; mások kettős rendszer részévé válnak. Az idő múlásával a fekete lyukak nemcsak spirálisan és összeolvadnak, hanem más anyagokat is felszívhatnak, amelyek az esemény horizontjába esnek.
A Schwarzschild fekete lyukban a befelé esés szingularitáshoz és sötétséghez vezet. Nem számít, milyen irányba halad, hogyan gyorsul, stb. Az eseményhorizont átlépése elkerülhetetlen összecsapást jelent a szingularitással.
Promóciós videó:
Amikor valami kívülről keresztezi a fekete lyuk eseményhorizontját, akkor ítélve van. Néhány másodperc alatt az objektum eléri a szingularitást a fekete lyuk közepén: mutat egy nem forgó fekete lyukhoz és gyűrűket egy forgóhoz. Maga a fekete lyuk nem emlékszik, mely részecskék estek bele, vagy mi a kvantumállapotuk. Ehelyett csupán információ szempontjából megmarad a fekete lyuk teljes tömege, töltése és szögsebessége.
Az utolsó szakaszban, az egyesülés előtt, a fekete lyukot körülvevő téridő megszakad, mivel az anyag továbbra is mindkét fekete lyukba esik a környezetből. Semmilyen körülmények között nem szabad azt feltételezni, hogy valami megszabadulhat az esemény láthatáron belül.
Elképzelhető tehát egy olyan forgatókönyv, amelyben az anyag egy fekete lyukba esik az egyesülés utolsó szakaszában, amikor az egyik fekete lyuk hamarosan összeolvad a másikval. Mivel a fekete lyukaknak mindig akkreditációs korongokkal kell rendelkezniük, és az anyag folyamatosan repül a csillagközi közegben, a részecskék folyamatosan áthaladnak az esemény horizontján. Itt minden egyszerű, tehát nézzük meg egy olyan részecskét, amely az összefonódás utolsó pillanatai előtt esett az esemény láthatárába.
Elméletileg el tudna menekülni? Tud ugrani az egyik fekete lyukról a másikra? Nézzük meg a helyet a tér-idő szempontjából.
Két összeolvadó fekete lyuk és az általuk okozott téridő görbületének számítógépes szimulációja. Noha a gravitációs hullámokat folyamatosan bocsátják ki, maga az anyag nem tud menekülni.
Ha két fekete lyuk egyesül, akkor ezt hosszú spirális periódus után hajtják végre, amelynek során az energiát gravitációs hullámok formájában bocsátják ki. Az egyesülés előtti utolsó pillanatokig az energia kibocsátódik és elúszik. De ez nem okozhatja az eseményhorizont vagy akár a fekete lyuk összehúzódását; az energia inkább a tér-időből származik a tömeg központjában, amely egyre inkább deformálódik. Ilyen sikerrel el lehet lopni energiát a Merkúr bolygóról; közelebb forogna a Naphoz, de tulajdonságai (vagy a Nap tulajdonságai) semmilyen módon nem változnak.
Amikor az egyesülés utolsó pillanatai megérkeznek, a két fekete lyuk eseményhorizontját deformálják egymás gravitációs jelenléte. Szerencsére a relativisták már számszerűen kiszámították, hogy az egyesülés hogyan befolyásolja az esemény horizontját, és ez lenyűgözően informatív.
Annak ellenére, hogy az egyesülés előtti fekete lyukak teljes tömegének akár 5% -a gravitációs hullámok formájában bocsátható ki, az eseményhorizont soha nem csökken. A lényeg az, hogy ha két egyenlő tömegű fekete lyukat vesz, azok eseményhorizontja bizonyos helyet foglal el. Kettős tömegű fekete lyuk létrehozásakor a horizont által elfoglalt hely térfogata négyszerese az egyesített fekete lyukak eredeti térfogatának. A fekete lyukak tömege közvetlenül arányos a sugárral, de a térfogat arányos a sugár kockájával.
Bár sok fekete lyukat találtunk, az egyes eseményhorizont sugara közvetlenül arányos a lyuk tömegével, és ez mindig így van. A tömeg megduplázódik, a sugár megduplázódik, de a terület megnégyszereződik és a térfogat megnégyszereződik.
Kiderül, hogy még ha a részecskét a leginkább mozdulatlan állapotban tartja a fekete lyuk belsejében, és a lehető leglassabban esik a szingularitás felé, akkor nincs mód arra, hogy kijutjon. A helyben elhelyezkedő eseményhorizontok teljes térfogata növekszik a fekete lyuk összeolvadásakor, és nem számít az esemény horizontját átlépő részecske pályája, azt mindkét fekete lyuk kombinált szingularitása miatt kell elnyelni.
Az asztrofizika sokféle forgatókönyve akkor jelenik meg, amikor az anyag egy kataklizma során egy tárgyból elmenekül. De a fekete lyukak összeolvadása esetén minden benne marad; a kívül levő legtöbb nagy részét beszívják, és csak azon kívül, ami kívül volt, el tud menekülni. Egy fekete lyukba esik, és ítélve van. És egy másik fekete lyuk nem változtatja meg az erőegyensúlyt.
Ilya Khel