Astronomía

¿Qué sucede con la información sobre los horizontes de eventos de dos agujeros negros fusionados?

¿Qué sucede con la información sobre los horizontes de eventos de dos agujeros negros fusionados?


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¿Qué sucede con la vellosidad / información sobre los horizontes de dos agujeros negros si chocan?

Después de Hawkin, la información de la materia que ha caído en el agujero negro se codifica en la superficie del horizonte de eventos. ¿Qué sucede con la información de ambos agujeros negros cuando los horizontes de eventos se fusionan?


No todos los científicos están de acuerdo en que la información está "codificada" en la superficie de un agujero negro. Muchos científicos creen que los agujeros negros en realidad destruyen la información. De hecho, Stephen Hawking y Kip Thorne hicieron una famosa apuesta contra John Preskill sobre si la información es destruida por un agujero negro.

La respuesta más simple (y en mi opinión, más probable) a su pregunta es que los horizontes de eventos de los agujeros negros no codifican ninguna información en absoluto. El negro lo destruye. Por eso decimos "los agujeros negros no tienen pelo". Una vez que crea un agujero negro con cualquier material, ya no puede saber qué entró en él. Si crea uno de fotones o neutrinos o neutrones o lo que sea, todo lo que sabe después de que se forma el agujero negro es la cantidad de masa / energía que contiene.

Entonces, cuando dos agujeros negros chocan, sus horizontes de eventos todavía contienen información cero. Cero del primer agujero negro más cero del segundo.


No soy un científico, solo alguien a quien le gusta leer y pensar en estas cosas. Creo que la masa se trasladaría.

Mi razonamiento es el siguiente:

  1. Los agujeros negros no son agujeros, son masas. La gravedad proviene de la masa. Cada agujero negro tiene una inmensa atracción gravitacional, ya que es probable que contengan masas increíblemente densas.
  2. Sin embargo, no tienen la misma gravedad. Entonces, ¿qué sucede cuando dos masas con una gravedad enorme se atraen entre sí? El tirón más fuerte gana.
  3. Tampoco son estáticos. Los agujeros negros crecen a medida que atraen más masa, lo que implica que pueden crecer y, por lo tanto, probablemente pueden encogerse.
  4. No creo que los agujeros negros sean inevitables. La luz no puede escapar, pero la luz tiene una velocidad constante, mientras que la fuerza de gravedad es teóricamente infinita. Piénselo, crecen en lugar de convertirse en un punto singular infinitamente denso. Eso significa que la masa resiste el tirón para contraerse aún más en una bola más densa. Entonces, si se puede resistir la gravedad de un agujero negro, ¿por qué no un tirón gravitacional más grande aleja la materia de un tirón gravitacional más pequeño?
  5. No existe el espacio vacío. Poco a poco nos estamos dando cuenta de que el espacio vacío probablemente esté lleno de materia oscura y otras sustancias difíciles de detectar. Entonces, el espacio que aparece en negro no está vacío. Así que su escenario sigue siendo masa actuando sobre masa.
  6. Creo que se ha demostrado que los agujeros negros se han fusionado, por lo que ese proceso probablemente comenzó cuando chocaron dos horizontes de eventos.

Una vez más, no soy un científico, pero parece bastante probable que se intercambie masa.


Cómo los agujeros negros codifican o destruyen la información es una cuestión abierta, que RichS abordó. Sin embargo, aunque proporcionó una respuesta coherente con el teorema de ausencia de cabello, proporcionaré una respuesta derivada del principio holográfico. Me gustaría enfatizar que ambos son igualmente válidos, ya que (hasta ahora) no sabemos lo suficiente sobre los agujeros negros.

En términos del principio holográfico, la información sobre la materia que formó el agujero negro está codificada de alguna manera (¿fluctuaciones microgravitacionales tal vez?) En la 'superficie' bidimensional del horizonte de eventos. Se ha teorizado que se podría reconstruir esta información midiendo la radiación de Hawking saliente, ya que este proceso disminuye el radio del agujero negro, por lo tanto, el área de superficie del horizonte de eventos y, posteriormente, la cantidad de información. Yo compararía esto con quemar un libro y luego intentar reconstruir el libro midiendo las propiedades de las cenizas y la luz irradiada.

Cuando dos agujeros negros se fusionan, forman un agujero negro de menor masa que las masas combinadas. Una vez más, el área de superficie total de los horizontes de eventos ha disminuido a la del horizonte de eventos del nuevo agujero negro, por lo que la información debe haber sido "irradiada". No se cree que las fusiones agujero negro-agujero negro tengan una contraparte óptica (explosión de luz en aras de la simplicidad) y el proceso de fusión se deriva de la relatividad, por lo que la radiación de Hawking no es un componente a considerar. ¿Dónde pudo haber ido la información? Bueno, afortunadamente estas fusiones irradian ondas gravitacionales, ahora probado por el reciente descubrimiento de LIGO. Por lo tanto, la información, si de hecho se codifica a sí misma en las superficies del horizonte de eventos, podría ser irradiada / perdida por las ondas gravitacionales creadas durante la fusión.

EDITAR: La descripción anterior suena muy 'ondulante', por lo que ampliaré el método teórico propuesto detrás de ella.

La radiación gravitacional es generada por el momento cuadrupolo cambiante, causado por los dos agujeros negros en espiral. Sin embargo, al igual que en el caso de la radiación electromagnética emitida por cargas oscilantes, la contribución del momento cuadripolo es solo una parte de la mayor expansión multipolar de las masas oscilantes. Las oscilaciones del horizonte de sucesos causarían desviaciones del sistema de la aproximación de cuadrupolo simple, y resultarían en radiación gravitacional de los términos multipolares de orden superior. Esta radiación disminuye con la distancia más rápido a medida que uno se mueve a órdenes superiores, lo que dificulta mucho la medición de estas contribuciones.

Por supuesto, esta es solo una solución propuesta a la paradoja de la información de los agujeros negros.


Intentaré responder a esta pregunta correctamente, pero la respuesta correcta es difícil porque no tenemos una solución exacta para fusionar agujeros negros, excepto en el caso en el que uno de los dos tiene un tamaño infinito. Tampoco tenemos una resolución completa del problema del horizonte de Cauchy en los agujeros negros.

La respuesta clásica, desde un punto de vista físico, es que los horizontes de los agujeros negros se fusionan, y cualquier observador en el interior de un agujero negro hará lo que hace normalmente, sin notar nada de la fusión, porque su tiempo apunta en un dirección diferente, hacia el centro. El problema con esta respuesta es que requiere una respuesta a la pregunta de qué hay en el centro de un agujero negro: una singularidad espacial que se traga todo (como conjeturaba Penrose), o un par de horizonte Cauchy similar a un agujero de gusano que lleva al observador a darse la vuelta y salir del mismo agujero negro (lo que yo personalmente creo). De manera realista, solo podrías salir de un agujero negro giratorio o cargado, incluso si Penrose está equivocado y yo tengo razón. Debo señalar que absolutamente nadie en el mundo está de acuerdo conmigo en esto, pero no tienen ningún argumento real. Pero eso no significa nada, siempre es así cuando sugieres algo nuevo.

Para un agujero negro neutro, seguramente golpeará el centro singular: no hay horizonte de Cauchy, o más bien, se encoge a un punto degenerado.

La cuestión de salir del agujero negro complica la respuesta, porque podría salir dentro de un agujero negro más grande, en el que cayó el agujero negro original durante el tiempo intermedio. No hay forma de responder a esta pregunta sin saber cómo salen las cosas, así que de ahora en adelante pretenderé que esto es imposible, que no puedes salir de un agujero negro. La razón es que no tengo idea de cuánto tiempo pasas dentro de un agujero negro del que sales, y a veces tendrías que salir antimateria y ser zurdo (si normalmente eres diestro).

De todos modos, ignorando esto, los agujeros negros se tragan a los observadores que mueren independientemente de lo que le suceda al agujero negro más tarde. Los agujeros negros que se acercan se fusionan, pero el interior de cada uno de ellos golpea la superficie del nuevo agujero negro que se forma, como pompas de jabón que chocan entre sí en una región de alta presión. Físicamente, los horizontes de los agujeros negros se unen para formar un nuevo horizonte, pero el proceso de conexión no es clásicamente realizable (se necesita un tiempo infinito para que cada agujero negro caiga en el otro, desde el punto de vista exterior).

Físicamente, todo esto no importa: los agujeros negros se fusionan en uno como pompas de jabón que se fusionan. La fusión de pompas de jabón también es discontinua de una descripción de continuo de longitud de onda larga.

Preservar la discusión sobre la respuesta aceptada

Esta discusión fue interesante, y tal vez útil para ver de dónde proviene esta idea de las emisiones rotativas de BH, y que no es física convencional (o al menos no todavía).

RM: Hace algunas afirmaciones no bien fundamentadas que creo que son falsas: 1. Un observador alcanzará una singularidad 2. La singularidad de otro agujero negro puede llegar primero al observador. El número 1 solo es correcto para los agujeros negros que no giran y que no son perturbados, y cuando un agujero negro cae en otro, solo sé cómo modelar exactamente la solución interior en el límite de que el gran agujero negro es infinito. El observador podría simplemente rebotar fuera del primer agujero negro, atravesando un horizonte de Cauchy hasta la hoja saliente. En cuanto a 2, es holográficamente sospechoso. Esto huele a pregunta abierta.

AB: Podría equivocarme en alguna parte, por supuesto, pero permítame no estar de acuerdo con su comentario: 1) Incluso en el caso de agujeros negros perturbados y rotatorios (astrofísicos), un observador alcanzará la singularidad tarde o temprano, a menos que el observador sea expulsado durante la fusión. + No tiene nada que ver con su capacidad para modelar la solución interior. 2) Imagina que envías a un observador a caer en un agujero negro 1 desde una posición estática, y arrojas justo detrás de él un agujero negro número 2 en movimiento relativista, de modo que esté sintonizado para alcanzar al observador cuando cruce el horizonte del agujero negro 1. No veo trampas aquí.

. Sin embargo, encuentro muy interesante la pregunta que me ha planteado. ¿Cuánto sabe sobre la posibilidad de que un observador salga de un horizonte de eventos a través de cualquier proceso, como colisiones de agujeros negros o lo que sea? ¿Quizás tienes alguna referencia al respecto?

RM: No hay evidencia de que los observadores puedan alcanzar una singularidad fuera de la solución perfecta de Schwartschild esféricamente simétrica (que desafortunadamente se presenta como el caso genérico en los libros). Cuando un agujero negro es perturbado, si está rotando o cargado, quizás también cuando es deformado por un fuerte campo gravitacional, la singularidad central se convierte en un horizonte de Cauchy que rodea una singularidad temporal. Un observador no puede alcanzar una singularidad temporal, el observador simplemente rebota más allá del horizonte de Cauchy (con fuerzas de marea, por supuesto), se da la vuelta y vuelve a salir.

. El problema es que las partes del horizonte de Cauchy son inestables a las deformaciones que caen, y generalmente se obtiene una gran cantidad de suciedad en el horizonte de Cauchy que forma una pared de radiación dura en el límite de una pared negra eterna. Algunas personas (refiriéndose a Penrose) especulan que esto significa que no se puede cruzar un horizonte de Cauchy. Si esta especulación es correcta (estoy bastante seguro de que no lo es), entonces todo chocará con una singularidad en un agujero negro real. Si esta especulación es correcta o no depende de los detalles de la gravedad tanto clásica como cuántica.

. El problema clásico es exactamente qué tan singular es el horizonte de Cauchy. Según los artículos que he visto, y mi propia intuición de asiento de los pantalones, el horizonte de Cauchy no es terriblemente singular, es como un paso potencial repentino en la mecánica cuántica del tiempo. Excitará el sistema que cae, producirá algunas anti-partículas, pero no a una energía infinita, y es posible que pueda sobrevivir atravesando. Esto está respaldado por la observación de que en un universo vacío, el horizonte de Cauchy es completamente regular, sin ningún problema para cruzarlo.

Una vez que cruce Cauchy 1, se encuentra en la región central, donde ve una singularidad temporal. No puedes alcanzar esta singularidad temporal, porque te aleja, pero puedes iluminarla. Luego cruzas un segundo horizonte de Cauchy, y terminas en la región pasada de un agujero negro muy similar al que caíste, y luego eres expulsado. Este ciclo es más pronunciado en el caso extremo, donde puede hacer que las cosas se unan a un agujero negro y hagan un movimiento armónico simple entrando y saliendo una y otra vez.

. La razón por la que se necesita la gravedad cuántica para dar sentido a esto es que, clásicamente, la región saliente está desconectada de la región descendente: son universos separados. En la década de 1970, la gente especulaba que el agujero negro se vinculaba a otro universo por esta razón. Pero hoy sabemos mejor: el único lugar donde puede salir, si esta historia es correcta, es en este universo. Pero esto requiere un mapa de pegado que identifique el otro universo con este universo, y este mapa de pegado es muy difícil de descifrar (lo intenté y nunca obtuve una respuesta sensata en la que confiara).

. Preguntaste acerca de las referencias --- desafortunadamente no tengo referencias, esto es solo algo en lo que he estado pensando. Lo más parecido a un argumento en la literatura es que si haces una pila de D-branas, sacas una y la empujas para que caiga sobre las otras, debería oscilar hacia adelante y hacia atrás de forma reversible. Desafortunadamente, la única referencia bibliográfica que conozco es a un artículo de Gubser, que creo que es incorrecto y el argumento que da no me convence lo suficiente, que dice que la brana no oscilará de forma reversible, sino que quedará atrapada en la pila.

PD: Hay algo mal con esta respuesta. Considere la frase "1) El observador es capaz de sentir la colisión, siempre que aún no haya alcanzado la singularidad del agujero negro de origen". Dado que, desde el punto de vista de un observador fuera del agujero negro, el observador que cae nunca llega más allá del horizonte de sucesos, su cláusula "proporcionada" es nula. - Peter Shor 22 de marzo a las 11:07

AB (@PS): lo siento, pero o estás estrictamente equivocado aquí, o yo / tú no lo has tenido claro. Llamemos al observador 1 al que está cayendo en un agujero negro y al observador 2 al que está alejado. El hecho de que el observador 2 nunca vea al observador 1 cruzando el horizonte no implica en absoluto que el observador 1 no experimente cruzar el horizonte o golpear la singularidad. El observador 1 puede experimentar 1) cruzar el horizonte de eventos, 2) golpear la singularidad, 3) sentir el campo de mareas de otro agujero negro intruso. Es estricto, definido y me refiero a libros de texto clásicos sobre RR.GG., digamos MTW.

AB: Realmente disfruté leyendo tu comentario y gracias por compartir tus ideas. Sin embargo, creo que la física más relevante para la pregunta es la que concierne a los agujeros negros astrofísicos en la relatividad general clásica. ¿Por qué no cuántico? Aún no se ha establecido. ¿Por qué astrofísico? Porque son el único tipo de agujero negro que se sabe que se forma en el universo según la física conocida. Pasaré por un par de puntos en los que no puedo estar de acuerdo con usted en los comentarios que siguen.

. 1) Los agujeros negros astrofísicos están formados por un colapso gravitacional. No contienen agujeros de gusano y su formación no cambia la topología del espacio-tiempo. Si un observador desafortunado se encuentra dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro de este tipo, no puede escapar de él de ninguna otra manera que no sea simplemente cruzando el horizonte hacia atrás, lo que es imposible para los agujeros negros estacionarios.

. 1.1) La pregunta que te hice es si realmente sabes lo siguiente. Dado que un observador ha cruzado un horizonte de eventos de cualquier agujero negro astrofísico (más BH), posiblemente no estacionario, el observador puede escapar de él, bajo cualquier proceso, aún en la imagen de GR.

. 2) Se sabe que todos los BH perturbados, incluidos los giratorios, se estabilizan emitiendo radiación gravitacional. Esto está respaldado por la teoría de la perturbación y la relatividad numérica. Si arroja un observador, considerándolo como una perturbación, el sistema se estabilizará al final y, por lo tanto, el observador se quedará estático y se absorberá en la solución del agujero negro, por lo que se encontrará en una singularidad.

AB: Peter, definitivamente estás aquí, probablemente la secuencia de tiempo podría hacerse con más cuidado. Sin embargo, la descripción completa puede reducirse a lo que verá el observador 1, en una secuencia, y lo que verá el observador 2. Para el observador 1, la secuencia sigue siendo válida: cae en el pequeño agujero negro y comienza a sentir el campo de marea de otro agujero negro justo después de cruzar el horizonte, y luego experimenta ser golpeado por él.

RM: Los comentarios que hizo son superficialmente convincentes, pero hoy se sabe que están equivocados. Los agujeros negros giratorios, que se forman astrofísicamente, se asientan en un estado de agujero de gusano sin lugar a dudas. El hecho de que el horizonte, en formación, sea un horizonte puro pasado, es irrelevante. Hoy sabemos que los horizontes pasados ​​y los horizontes futuros son duales cuánticamente, y que el hecho de que un diagrama de Penrose diga que las cosas solo pueden entrar no significa que otro diagrama de Penrose igualmente válido solo pueda hacer que las cosas salgan. Este es un cambio en el cuadro clásico debido a la complementariedad de Susskind.

AB: Gracias de nuevo por tu comentario, lo meditaré. ¿Puede darme una referencia a un artículo de investigación que muestre que los agujeros negros astrofísicos giratorios de la relatividad general clásica se asientan en estados de agujero de gusano?

RM: No uso la autoridad para respaldar mis posiciones, pero puedo explicar por qué. La forma de ver esto es mirar la estructura global de la solución de Kerr, que se ha elaborado en Hawking y Ellis. Es cualitativamente idéntico a la solución mucho más simple de Reissner Nordstrom y, a menos que declare que el horizonte de Cauchy es demasiado singular para pasar, convierte en un agujero de gusano a otro universo desconectado. La única solución libre de agujeros de gusano es Schwartschild, porque es demasiado simétrica. Agujero de gusano a otro universo es una tontería, hace pérdida de información, por lo que es necesario pegarlo. - Ron Maimon 23 de marzo a las 18:42

. Creo que, al leer sus comentarios, tiene la impresión de que las soluciones de agujero negro tienen una singularidad que absorbe la materia; esto es lo que la gente dice en los libros populares, pero es absolutamente falso. Solo los agujeros negros de Schwartschild sin rotación y sin carga tienen una singularidad espacial a la que se puede golpear. No existe una sola solución genérica de agujero negro con una singularidad espacial. La singularidad espacial es solo un artefacto de simetría esférica. Las singularidades genéricas de Penrose son temporales.

AB: Querido Ron, entonces es correcto decir que según Hawking y Ellis (uno de los mejores libros sobre GR, en realidad) en su libro todos los agujeros negros rotativos no cargados, formados por el colapso gravitacional de materia ordinaria, siempre forman también un singularidad del agujero de gusano?

. Siento una gran afinidad con su posición de ser crítico con las fuentes científicas, como los artículos científicos, por ejemplo. Sin embargo, si hace una afirmación que no está respaldada por una fuente, implica que puede proporcionar una prueba científicamente fundamentada de lo que dice. En otras palabras, haces una declaración original con una base correspondiente -> eres responsable de la corrección de la misma. Si se refiere a la investigación de otras personas, él / ella es responsable de la declaración y la prueba.

RM: Hawking y Ellis solo dicen lo siguiente, y ambos son correctos: 1. la solución exterior es asintóticamente Kerr 2. la solución interior de una solución de Kerr es un agujero de gusano de conexión de múltiples universos. No dicen que el agujero de gusano se formará durante el colapso, porque la continuación más allá del horizonte de Cauchy es sospechosa, porque el horizonte de Cauchy puede volverse singular. Esto es bien conocido. Sugiere que cualquier agujero negro astrofísico se vinculará a otro universo y conducirá a la pérdida de información, que Hawking defendió durante más de 20 años, debido a esta propiedad.

. Estoy de acuerdo en que soy responsable de un argumento que no citaré. Pero lo único original en las cosas que dije anteriormente es la afirmación de que si entras en un agujero negro en rotación, atraviesas los horizontes de Cauchy y sales del mismo agujero negro. Esto es requerido físicamente por la unitaridad, si el horizonte de Cauchy es transitable y no singular, pero nunca encontré el mapa de pegado. No hay ningún indicio de lo que debería ser en la mecánica clásica, y hay cosas locas: necesitas pegar el tiempo hacia atrás en algunos lugares y debes asegurarte de que siempre saldrás en el futuro.

AB: bueno, aunque no dijiste ni una sola vez, que esta y aquella fuente popular es incorrecta. Entonces, Hawking y Ellis al final nunca afirman que los agujeros negros formados por el colapso gravitacional producen agujeros de gusano, ¿verdad?

. Con respecto a Hawking y la pérdida de información, toda la idea era solo sobre el teorema de la ausencia de pelo: arrojas información a un agujero negro, se establece en una solución estacionaria y descubres que la información ha desaparecido.

RM: Hawking y Ellis no toman una posición al respecto; simplemente explican que la solución de Kerr es un agujero de gusano y que la solución de Kerr se forma. Tienes que comprobar todo por ti mismo de todos modos, pero resulta que son correctos en todos sus puntos. Los agujeros negros de Kerr producidos por el colapso gravitacional producen agujeros de gusano si sus horizontes interiores de Cauchy no son demasiado singulares. No se sabe si lo son o no (digo que no). La principal diferencia entre lo que estoy diciendo y lo que dijo la gente en la década de 1970 es que estoy diciendo que el agujero de gusano es para este universo, y sales del mismo agujero negro.

. El teorema sin pelo se aplica en momentos asintóticos: te dice que el agujero negro será estable solo en un estado de Kerr. No implica que la información desaparezca, solo que el estado final de máxima entropía es Kerr. Este es un estado térmico (cuando no es extremo), por lo que solo oculta la información en su interior como cualquier otro cuerpo térmico. Afirmo sin rodeos que para los agujeros negros casi extremos, la materia que entra en la imagen exterior se extiende por el horizonte, luego rodea el agujero, recuerda y vuelve a salir, haciendo una oscilación armónica hacia adentro y hacia afuera.


¿Qué sucede si un agujero negro entra en el horizonte de sucesos de otro agujero negro?

Realmente me pregunto si la materia puede escapar del caos gravitacional.

Le hice esta pregunta al científico de la NASA y aún no he recibido la respuesta ... Pero esta es una pregunta que solo podemos responder con matemáticas que no podemos usar dentro de un agujero negro ... ¿Entonces esto significa que nunca lo sabremos?

Su primera oración implica que un BH es más grande que el otro, por lo que el más pequeño & quot; cotizadores & quot. En este caso, los dos se fusionarían en un BH más masivo con algo menos que las masas combinadas. Lo mismo sería cierto para alguna dos BH en colisión, de tamaño similar o no. Ha habido varias observaciones recientes que indican la fusión de Agujeros Negros.

Habría un gran efecto gravitacional por una salida de "ondas de gravedad" como los experimentos de LIGO y amp LISA están preparados para detectar, y habría un gran efecto de gravitomagnetismo que afectaría a cualquier objeto cercano.

La materia no escaparía (directamente) del horizonte de eventos original o recién formado, y más grande, pero el momento angular combinado junto con el campo magnético más grande ciertamente produciría más pares de `` partículas virtuales '' que podrían convertirse, y lo hacen, en partículas reales a través de energía obtenida del campo magnético. Consulte: https://www.physicsforums.com/showthread.php?t=17594 a continuación para obtener más información sobre este efecto.

Pero, todos los efectos detectables, y la pérdida de masa, serían observables desde fuera del horizonte de eventos como con cualquier BH ahora, por lo que la & quot; matemática desconocida & quot del estado (s) dentro del horizonte de eventos no sería más o menos necesaria de entender de lo que nosotros creemos. hacer hoy. Dicho esto, dos agujeros negros solitarios y sin acreción serían raros, y una colisión de dos aún más rara. Acerca de todo lo que puede encontrar publicado hoy sobre las fusiones de BH, se trata de galaxias en colisión y con BH binarias (en acumulación).


Impactante nueva observación: la fusión de agujeros negros realmente puede emitir luz

Esta simulación muestra dos imágenes fijas de la fusión de dos agujeros negros masivos en un realista, rico en gas. [+] medio ambiente. Si la densidad del gas es lo suficientemente alta, una fusión de agujero negro podría producir una señal electromagnética (de luz): algo que se pudo haber visto en un evento espectacular de 2019 tanto en ondas gravitacionales como en luz óptica.

El 14 de septiembre de 2015, se hizo historia cuando los detectores gemelos LIGO de la NSF observaron directamente la primera onda gravitacional de la humanidad. Desde más de mil millones de años luz de distancia, dos agujeros negros de 36 y 29 masas solares cada uno se fusionaron, creando las ondas en el espacio-tiempo que llegaron en ese fatídico día. En un giro inesperado, el satélite Fermi de la NASA observó una débil señal de rayos gamma desde una ubicación no identificada solo 0,4 segundos después.

En los siguientes 5 años, LIGO se ha actualizado y se ha unido a Virgo, donde algunos

Se han visto 50 fusiones adicionales de agujero negro-agujero negro. En todos esos eventos, ni uno solo emitió rayos gamma, rayos X, ondas de radio o cualquier otra señal de onda gravitacional. Hasta, es decir, el 21 de mayo de 2019, cuando la instalación transitoria de Zwicky vio una llamarada electromagnética coincidente con una de esas fusiones. Si es cierto, podría hacernos repensar todo. Quizás los agujeros negros fusionados emitan luz, después de todo.

Para los agujeros negros reales que existen o se crean en nuestro Universo, podemos observar la radiación. [+] emitidos por la materia circundante, y las ondas gravitacionales producidas por las fases inspiral, fusión y ringdown. Sin embargo, la luz solo puede emitirse desde fuera del horizonte de eventos de un agujero negro.

LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)

Cuando piense en lo que es un agujero negro, comprenderá de inmediato por qué no debería emitir luz cuando dos de ellos chocan. Un agujero negro no es un objeto físico sólido como las otras formas de materia en nuestro Universo. No están compuestos de partículas identificables, no interactúan ni reaccionan con las partículas en su entorno, no emiten luz cuando otro objeto choca con ellos.

La razón de esto, por supuesto, es que los agujeros negros se definen como regiones del espacio que están tan severamente curvadas, con tanta materia y energía ubicadas dentro de un volumen tan pequeño, que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos. Si tiene dos agujeros negros que orbitan entre sí, la radiación gravitacional hará que esas órbitas decaigan. Cuando los dos agujeros negros se fusionan, sus horizontes de eventos se fusionan, pero todavía no hay forma de que la luz pueda escapar.

Cuando dos masas compactas se fusionan, como las estrellas de neutrones o los agujeros negros, producen gravitación. [+] olas. La amplitud de las señales de onda es proporcional a las masas de los agujeros negros. LIGO y Virgo, combinados, han encontrado ahora candidatos a agujeros negros tanto por encima como por debajo del rango de masa previamente anticipado, pero las fusiones de agujero negro con agujero negro no suelen generar una señal electromagnética.

NASA / Ames Research Center / C. Henze

Esto está en marcado contraste con la fusión de casi todas las demás clases de objetos astrofísicos. Si dos estrellas se fusionan, crearán un fenómeno brillante y llamativo conocido como una nova roja luminosa, debido a las interacciones entre la materia a lo largo de las diversas capas de las dos estrellas a medida que se fusionan. La fusión de dos enanas blancas conducirá a un fenómeno aún más espectacular: una supernova de tipo Ia, donde la posterior explosión descontrolada resultará en la destrucción de ambos progenitores de enanas blancas.

Y, como descubrimos por primera vez en 2017, cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, pueden crear un evento de kilonova: un estallido brillante y violento de rayos gamma que conduce a la creación central de una nueva estrella de neutrones o un agujero negro, mientras genera y expulsar una gran cantidad de elementos pesados ​​al Universo.

Las estrellas de neutrones, cuando se fusionan, deberían crear una contraparte electromagnética si no crean un. [+] agujero negro de inmediato, ya que la luz y las partículas serán expulsadas debido a reacciones internas en el interior de estos objetos. Sin embargo, si se forma un agujero negro directamente, la falta de fuerza y ​​presión hacia afuera podría causar un colapso total, donde ninguna luz o materia escapa en absoluto a los observadores externos en el Universo. El horizonte de sucesos es clave: dentro de él, nada puede escapar fuera de él (o sin uno por completo), la luz está destinada a ser emitida.

Dana Berry / Skyworks Digital, Inc.

Sin embargo, en el caso de los agujeros negros, este no debería ser el caso. Una vez que se eleva por encima de un umbral de masa crítica específico, en algún lugar entre 2,5 y 2,75 masas solares, ya no puede tener un objeto denso y degenerado hecho de partículas convencionales. Todo lo que hubiera sido una enana blanca o una estrella de neutrones ya no puede existir, inevitablemente debe colapsar para formar un agujero negro.

Las enanas blancas están sostenidas por la presión de degeneración entre los electrones: el hecho de que dos fermiones idénticos (una de las dos clases de partículas fundamentales) no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Las estrellas de neutrones están sostenidas por ese mismo fenómeno pero entre neutrones: tampoco pueden ocupar el mismo estado cuántico. Cuando la materia que compone estos objetos se vuelve demasiado densa, desencadena un conjunto de reacciones nucleares, que producen la radiación electromagnética (es decir, luz) que luego observamos.

En las proximidades de un agujero negro, el espacio fluye como una pasarela móvil o una cascada, dependiendo. [+] sobre cómo quieres visualizarlo. En el horizonte de eventos, incluso si corrieras (o nadaras) a la velocidad de la luz, no podrías superar el flujo del espacio-tiempo, que te arrastra hacia la singularidad del centro. Sin embargo, fuera del horizonte de sucesos, otras fuerzas (como el electromagnetismo) pueden vencer con frecuencia la atracción de la gravedad, lo que hace que incluso la materia que cae se escape.

Andrew Hamilton / JILA / Universidad de Colorado

Estas reacciones no son posibles cuando dos agujeros negros se fusionan. Eso es porque cualquier estructura interna que tengan, que se cree que es una singularidad puntual para los agujeros negros no giratorios (poco realistas) y una singularidad de anillo circular para los que giran (realistas), está oculta detrás del horizonte de eventos. Nada que cruza hacia el interior de un horizonte de eventos puede escapar jamás, por lo que cualquier reacción que ocurra dentro del horizonte de eventos nunca saldrá.

En otras palabras, incluso si existe una estructura interna no trivial para los agujeros negros, cualquier cosa que ocurra en una colisión entre dos de ellos nunca saldrá. Nunca habrá partículas, luz o cualquier otra señal emitida por sus fusiones que surja de cualquier cosa que ocurra dentro de los horizontes de eventos.

La única esperanza que tenemos de verlo todo debe provenir de interacciones externas al horizonte de eventos en sí.

La impresión de este artista muestra una estrella similar al Sol que se desgarra por la interrupción de las mareas cuando se acerca a. [+] agujero negro. Solo el material del exterior del horizonte de eventos de un agujero negro puede generar señales electromagnéticas observables una vez que algo cruza hacia el interior, no hay forma de que genere luz.

ESO, ESA / Hubble, M. Kornmesser

Este es el único mecanismo plausible por el cual los agujeros negros fusionados pueden generar una señal electromagnética (basada en la luz): si la materia que los rodea interactúa durante las etapas finales del proceso de fusión. Hay muchos ejemplos conocidos en astronomía donde la materia interactúa con los agujeros negros para producir luz:

  • durante los eventos de interrupción de las mareas, donde una estrella se rompe al pasar cerca de un agujero negro,
  • en binarios de rayos X, donde una estrella gigante ha desviado masa a su compañero de agujero negro en órbita,
  • en una galaxia o cuásar activo, donde el material acumulado fluye hacia el interior y alrededor del agujero negro,

y así. En todos estos casos, no es que el material del interior del horizonte de eventos esté saliendo, es que el material del exterior del agujero negro está interactuando con el entorno externo, emitiendo luz en el proceso.

Aunque los agujeros negros deberían tener un disco de acreción, se espera que la señal electromagnética sea así. [+] generated by a black hole-black hole merger ought to be undetectable. If there's an electromagnetic counterpart, it should be caused by neutron stars.

NASA / Dana Berry (Skyworks Digital)

So what could be happening to cause the emission of light when two black holes inspiral and eventually merge? It can only be due to the presence of matter outside the event horizons of both black holes. Even though most models of black hole environments predict only very small amounts of energy transfer to the surrounding material during a merger, it is possible — at least in some extreme cases — that black hole-black hole mergers could create a light-emitting event.

For the very first black hole-black hole merger seen by LIGO, the signal that arrived at NASA's Fermi telescope was weak and arrived without directional information. It was only a 2.9-sigma signal: potentially a false positive detection the 0.22% odds of a "false alarm" are very high by physics standards. The gamma-ray burst candidate occurred when the detector was poorly-oriented with respect to the event, and ESA's complementary INTEGRAL satellite saw no signs of any high-energy emission.

The original signal from NASA's Fermi GBM detectors show, relative to LIGO's gravitational wave . [+] signal, when the excess signal arrived in their detector. This was, until recently, the only evidence for an electromagnetic signal ever produced by a black hole-black hole merger.

V. Connaughton et al. (2016), arXiv:1602.03920

Of the dozens of black hole-black hole mergers that have subsequently been detected, NASA's Fermi has seen exactly zero signs of another gamma-ray burst candidate. Perhaps it was simply an unrelated coincidence, after all.

Until, that is, May 21, 2019. On that date, the LIGO superevent database recorded a whopping three candidate events, including one that was initially reported as being a likely black hole-black hole merger with 97% probability. Its signal was seen in all three operational detectors: LIGO Livingston, LIGO Hanford, and Virgo. It was localized to a quite narrow region of space (just

2% of the sky with 90% confidence), and appears to be both very massive (around 150 solar masses total) and very distant (perhaps 10-15 billion light-years away) compared to the more typical black hole-black hole mergers we've seen.

At left, the location of the LIGO alert system's sky map for where the gravitational wave signal . [+] from May 21, 2019 arose, along with the location of the candidate electromagnetic counterpart seen by the Zwicky Transient Facility. At right, the distance estimates from gravitational waves (blue) and electromagnetic signals (black) are shown.

M.J. Graham et al., Phys. Rev. Lett. 124, 251102 (2020)

But the biggest news about it is that the Zwicky Transient Facility appears to have detected a brief electromagnetic flare that is coincident in both time and space with what our gravitational wave detectors saw. What's very exciting is that, within that

2% region of sky, they found, identified, and measured the source of the transient emission, and found a spectacularly possible culprit: an active galactic nucleus. It was chugging along like normal, and brightened suspiciously in the days following the gravitational wave event, slowly fading away over the course of a month.

The best-fit scientific explanation is this: the black hole-black hole merger could have occurred in the central, gas-rich region of a galaxy whose supermassive black hole is currently feeding on matter. The flare was likely powered by an accretion tail, and was visible in the optical part of the spectrum: the first and only black hole-black hole merger to have an optical counterpart so far. Its color is relatively constant, and it should be among the brightest signals that merging black hole can produce: large masses, relatively low-speed kicks, in dense gas environments.

This artist's concept shows a supermassive black hole in an active galaxy, with a pair of merging . [+] binary black holes passing through the gas-rich environment feeding the central black hole. The resulting flare marks the first time that optical light has been observed from a black hole-black hole merger.

While hopes were initially high that merging black holes might produce light signals, that enthusiasm faded over recent years as merger after merger failed to turn up any signal at all. With this new event, excitement is now rekindled: perhaps black holes only need the right circumstances to flare when they merge, and that future observations will ultimately reveal the link between merging black holes and the emission of light.

As Dr. Eric Burns — who worked on the 2015 detection as part of the NASA Fermi team — put it:

If true this would give us another type of joint GW-EM detections, which could be detected much further into the universe and still enable a wealth of multimessenger science. I think this work, GW150914-GBM, and similar observational investigations are important to ensure our expectations stand up to reality. Future studies should resolve this question in the next few years.

The future of merging black holes has, quite literally, never been so bright.


What happens if the event horizon of two black holes touch?

Can one be ripped apart or will they be forced to combine completely? If that's the case how long would it take?

The two black holes will revolve around each other until the event horizons collide. As they get closer to each other they orbit faster and faster until they completely collide and become one 'larger' black hole.

I would like to add that the binary black hole merger is a pretty complicated problem and that the merging process happens even before the event horizons overlap. Treating both black holes as two seperate objects is only applicable to a certain extent. LIGO has a nice video about a merging process.

Could two event horizons overlap and then separate again? (even if this would never happen naturally, is it theoretically possible?)

I'm curious because it's said nothing can ever leave after it crosses the event horizon, but if another horizon enveloped that same matter, there's the question of which black hole it would go with. And as long as one singularity is outside the other hole's event horizon, it should be able to leave, I think.

If the event horizons for two black holes get close enough, they merge and form a larger event horizon.

To add to this, assuming that their singularities will eventually meet at the same point, is it possible that they could meet with such force that it could result in an explosion that could eject some of the matter/energy beyond the new event horizon?

Event horizons are not physical things, they are regions, and not even well-defined ones. By that I mean one observer can see an event horizon where someone else does not. So event horizons don't touch or interact anymore than Senate and Congressional districts interact. You could be within the event horizons of more than one black hole and that would mean that you can't escape from either one. I don't know if that implies that the black holes themselves must merge, but that's a different question.


What would happen if the event horizons of two black holes touched?

My understanding of black holes is that once matter passes the even horizon, it can never make it back out. However, my thinking is that if another black hole came by, would it be possible for it to "suck the other black hole in"? And if so, would that qualify as matter exiting the first?

This is an awesome video! Thanks for that, it explains a lot. The rest of the series seems pretty great as well!

One thing needs to be added here. If there is no stuff in a disk around the black hole, nothing will happen. All the mass of the black hole is concentrated in the singularity, the event horizon only matters for stuff. They should behave as point masses moving in a geometry described by general relativity.

Wait, so there is no matter (mass) between the event horizon and the singularity? Or are you saying that the mass in between is negligible in comparison to the singularity's mass and thus can be ignored?

I know that gravity acts as a point source, but I'm interested in what would happen to this matter (if indeed it exists) in between the singularity and the event horizon.

So then it isn't necessary for the black holes to merge, like if they're moving rather fast to begin with? What happens to the spaceship that happens to be simultaneously within the event horizon of both black holes?

However, my thinking is that if another black hole came by, would it be possible for it to "suck the other black hole in"? And if so, would that qualify as matter exiting the first?

Si y no. The black holes could merge. Stuff inside one event horizon would never get out -- the event horizons may combine but matter never escapes to the universe at large.

They would merge together as one black hole or just orbit each other.

I asked a similar question before, but didn't really get a satisfactory answer, so I'll ask again.

Consider this situation where two black holes come near each other. I apologize for thinking in terms of classical gravity here, but there should be a region directly between them where their gravity largely "cancels out", which would suggest to me that this region would be outside their event horizon. So I would imagine their horizons warping a little before getting close enough to merge.

I would also imagine that a region just within the horizon of one of the black holes could be made to be outside the horizon due to this warping, and thus any matter that was captured but still hadn't fallen far could be "freed".

Can someone in the know please explain what is wrong with this?

So you mean like a Lagrangian point between two black holes which would happen to be within their event horizons? It makes sense from my perspective, but I'm also quite certain a physicist would say that isn't possible.

This is a case where you should "step-back, and unask the question, because it is based on false premises". The horizon of a black hole does not exist in the same way anything else does. Locally, an observer going through the horizon does not, lata not, notice anything different than anywhere else. The horizon is something we define about the system in our analysis of it. It's the boundary past which things can't escape. To even get a rough idea of this, we need to know the entire future evolution of the system, including anything like other black-holes swinging by.

Maintaining this definition of the horizon during interactions means that when a black hole comes near another, the horizon will change, but any matter or light, any trajectories behind the horizon will remain behind the horizon -- if it didn't remain behind the horizon, then our definition for the horizon earlier was flawed. Stuff that fell through the horizon is not waiting right behind it waiting to get out -- it's fallen even further in. The upshot is that it's possible to alter where stuff will fall in, but not possible to rescue anything that has fallen in.


Black holes aren't the bottomless, inescapable pits as once thought of.

While true, anything that falls in to one won't see the light of space again, it has been discovered energy in the form of radiation can and does escape.

I have been trying to get my grey cells understanding Hawkins Radiation theorem and the " The Information Paradox ".

Black holes aren't the bottomless, inescapable pits as once thought of.

While true, anything that falls in to one won't see the light of space again, it has been discovered energy in the form of radiation can and does escape.

I have been trying to get my grey cells understanding Hawkins Radiation theorem and the " The Information Paradox ".

En efecto. But Hawking radiation occurs much too slowly to have caused this. Not that I think you're suggesting it did.

The accretion disk emits x-rays as it heats up. I imagine accretion disks must be rather dense, and therefore opaque, nearer to the black hole, rather like the inside of a star. Maybe the merger disrupted the disk, allowing a large release of the energy that was trapped within.

My understanding is these accretion disks are spinning at a rapid rate of knots something like 130 times a second.

And I'm wondering if this spinning, at that speed has its own gravitational pull and through some disruptive process, allowing Gamma to escape,---or creating it.

Is this a little evidence that blackholes with their event horizons don't actually form, and that they are objects in a continual, but time dilated, state of collapse?

If they were just balls of collapsing matter then that may account for the gamma ray burst. If Black holes were real, with their singularities and event horizon, then there would be no matter to generate a gamma ray burst, would there?

well, I'm not a believer in the event horizon.

As matter falls towards the event horizon its fall is slowed by gravitational time dilation, as appeared from the outside, and never appears to cross the event horizon. oh whatever..

I think the classic "everything falls through the event horizon" model will one day be seen as very simplistic, and wrong. I hope this gamma ray burst will be evidence for the non-eventhorizon model of a "black hole"

well, I'm not a believer in the event horizon.

As matter falls towards the event horizon its fall is slowed by gravitational time dilation, as appeared from the outside, and never appears to cross the event horizon. oh whatever..

I think the classic "everything falls through the event horizon" model will one day be seen as very simplistic, and wrong. I hope this gamma ray burst will be evidence for the non-eventhorizon model of a "black hole"

I've often wondered about that. Time (from an outside perspective) comes to a standstill within the event horizon. Surely this means the matter falling inwards wouldn't have time to become a singularity before that stage. Then as the black hole radiates matter away, the event horizon will shrink and any matter exposed by it would collapse further. Finally, the black hole will have lost enough mass that the internal pressure would overcome gravity and cause it to explode. So a singularity never forms.

Although, at the centre of the infalling matter, wouldn't the gravity would be zero because the mass is pulling in all directions? So maybe that leads to a singularity.

I just don't know enough about the physics involved.

I've often wondered about that. Time (from an outside perspective) comes to a standstill within the event horizon. Surely this means the matter falling inwards wouldn't have time to become a singularity before that stage. Then as the black hole radiates matter away, the event horizon will shrink and any matter exposed by it would collapse further. Finally, the black hole will have lost enough mass that the internal pressure would overcome gravity and cause it to explode. So a singularity never forms.

Although, at the centre of the infalling matter, wouldn't the gravity would be zero because the mass is pulling in all directions? So maybe that leads to a singularity.

I just don't know enough about the physics involved.

I don't either, although I wish I did. I can imagine a scenario in which matter never collapses into a singularity because it's essentially 'frozen' in time at the point of collapse.

I don't think even the Big Bang started with a singularity as it's commonly understood!

I don't either, although I wish I did. I can imagine a scenario in which matter never collapses into a singularity because it's essentially 'frozen' in time at the point of collapse.

I don't think even the Big Bang started with a singularity as it's commonly understood!


Time travel thought -- two black holes orbiting each other

The reason why I think it could happen is that spacetime is being curved really extremely in black holes and when you draw a chart of spacetime near and in black hole , you can see that time axis is being bend towards the center of black hole and that thing is happening from all sides of the black hole, so if you enter black hole from one side , the time axis goes straight to the center of the black hole and theoretically its coming on the other side of the black hole, but in opposite direction.

But of course stuff can't exit the black hole, not even the event horizon, but that is only from the perspective of the viewer outside of black hole and of course all the stuff ends up in the center of black hole because it can't continue its natural trajectory of time axis , because there is center of black hole blocking its path. (same reason why we cant orbit the earth by simply falling down, there is earth in a way).

But if there are two orbiting black holes and their event horizons are overlapping or touching, you could travel trough there, but from the point of view of viewer outside, you would just fall in a black hole and at the same time as the antimatter version of you would fall in at the same time as you, but from exactly opposite side of the black holes. But from your point of view you would come on other side (assuming you survive and are not ripped apart by spagetification) and on the other side you would see universe traveling backwards in time, because your time axis would be reversed.


Respuestas y respuestas

It's not really fair to us to write something and then ask us what you mean.

GR says black holes whose EHs intersect merge. You say they don't. Who are we to believe?

I understand that, but that is for black holes that merge. The specific question here is a dynamic meeting where they don't merge. The idea being that a particle within the EH of one black hole could be pulled out by the dynamic influence of another. I've never read any discussions about this particular scenario where they don't merge.

An similar analogue might be the the escape of a star from a galaxy by the collision with another galaxy. Normally it could not escape, but with an external influence can it be different?

With enough kinetic energy KE, the singularities can get any distance together and still separate. The attraction between them is not infinite, and there is a finite amount of energy E needed to pull them apart. If KE > E, then a particle can be within the event horizon of one black hole and be released.

well, what can I say .
If you think that V50 and I are wrong, go and find a credible research paper that states otherwise and link to it here

there's your mission for the day

well, what can I say .
If you think that V50 and I are wrong, go and find a credible research paper that states otherwise and link to it here

there's your mission for the day

I am asking on here to get an answer, so that someone might be able to point me to a good paper/book/paragraph. Is that not what this forum is for?

Would you respond to my question with some backup discussion? It is a very specific scenario, and gets hardly any coverage online. What I have read so far has not provided me with a satisfying answer.

No you are not asking. You are repeating the same wrong statement again and again after being told repeatedly that it is wrong. You are trying to think in a Newtonian way about something inherently relativistic.
I suggest learning GR. Currently it seems as if all your ideas come from reading popular science. This is not a good way to learn actual physics. I would recommend the new texbook by Guidry, but note that textbooks are going to have prerequisites.

This means that you have not read any of the answers in this thread or you are not satisfied by the correct answer.

¡No! It is a popularised misunderstanding that ”the escape velocity is c”. It is the boundary a region from which there is no possibility to reach spatial infinity by a future directed non-spacelike curve. You cannot apply classical mechanics to something that is fundamentally based on GR. The notions of time and space fron Newtonian physics are simply not applicable

It is not a ”field”. A ”field” in physics is a quantity that has a value in every point, such as the electromagnetic field or pressure.

Also wrong, given that we use the appropriate definition of field and not a made up popsci or scifi concept, which we should not if we want to discuss actual science.

Hi,
As black hole horizon radius grows linearly with the mass, a black hole with mass M1 will have a radius R1,a black hole with twice that mass ( M2=2M1) will have an horizon with twice the radius R2=2R1.
For the two horizons to touch (not even to intersect, just to be tangent) the center of the black holes have to be at maximum at a distance R1+R2 that is equivalent to 3R1, but putting 3 times the mass of R1 in a sphere of radius R3 is exactly the mass you need to create a blackhole of mass R3.
As I mentioned in a previous post I am convinced that the horizon of each black hole recedes from the incoming one, but as soon as the two masses are close enough to eachother they are surrounded by a new event horizon whose radius is derived from the mass of the two (and an external observer will see that the two black hole merge).

You appear to have a mistaken understanding of what the "radius" of a black hole's horizon is. Es no "distance to the center" the "center" of a black hole (meaning the locus ##r = 0##) is not a place in space at all, it's a moment of time that's to the future of all other moments in the hole's interior.

The "radius" of a black hole's horizon is actually ##sqrt##, where ##A## is the area of the horizon.

This is incorrect because, as above, the "center" of the holes is not a place in space to begin with, and the radius of the horizon is not "distance from the center".

Also, this description implies that the horizons are also "places in space". They're not. They are outgoing null surfaces, i.e., they are made up of light rays that are radially outgoing. So falling through a black hole's horizon is not like "passing a point in space". It's like floating in space while a blast of light rays flies past you.

It shouldn't pretty much everything in that post was wrong (see my previous post).

Kinetic energy is frame-dependent, and the kinetic energy of a black hole in a particular frame has nothing to do with the size or behavior of the hole's horizon.

In other words, these two conditions from your OP.

. are inconsistent with each other. Either the holes merge, or they don't.

Also, black holes merging is not a matter of their event horizons "overlapping". In a spacetime in which two black holes merge into one, there is only one event horizon: it just is shaped like a pair of trousers rather than like a cylinder (heuristically speaking).

No, they can't. Black holes are not like ordinary objects. Your mental model of them is wrong.

More precisely, because if they merge, there is only one horizon, not two, and it is shaped like a pair of trousers, not a cylinder, as I said in a previous post. If the holes are moving very fast relative to one another, the pair of trousers will have "legs" that are not parallel, but twisted relative to one another, heuristically speaking.

No, it is neither of those things. It is an outgoing null surface--a surface made up of radially outgoing light rays (or the worldlines that such rays would follow if they were present--no actual light rays need to be present). In other words, in suitable global coordinates, an event horizon is a surface in which radially outgoing light rays stay at the same radial coordinate. Which, as I said in a previous post, means that your usual intuitions about how coordinates work are not valid. The radial coordinate at the horizon is no longer a "spatial" coordinate: it no longer labels a "place in space". It's a null coordinate, labeling the path of an outgoing light ray (or family of such rays). And the reason nothing can escape from an event horizon is that nothing can outrun a light ray, so if radially outgoing light rays stay at the same radial coordinate, anything else must fall inward, to smaller radial coordinates.

All of this applies just as well when two black holes merge: you just have to apply it along the surface of the trousers instead of a cylinder.


What would happen if two black holes collided?

Sorry if this has been covered before, but what world happen if two black holes collided? Would we be able to observe the collision? Recommended links for further reading. Gracias.

I've answered a similar question here, but it's slightly different so I'll add a bit to it. We expect this to happen, but haven't actually observed it yet. A big reason is that all of our instruments are built to study electromagnetic waves (light). The problem is that black holes, by definition, don't allow light to escape, so that two black holes merging will have very little EM signature. It won't quite be zero, since there's bound to be some gas and dust in the vicinity, but too small for us to notice, especially given that this should happen rarely enough that we can only expect to see it in other galaxies during our lifetimes.

However, two black holes merging should be extremely loud in gravitational waves, which propagate at the speed of light and distort space-time as they move through. GWs are weak (gravity is by far the weakest of the 4 fundamental forces of strong, weak, EM, and gravity), so in order to detect them, we need extremely sensitive instruments. This is about where the other comment I linked to picks up.

However, two black holes merging should be extremely loud in gravitational waves, which propagate at the speed of light and distort space-time as they move through.

It's worth pointing out that, as I understand it, gravitational waves are still purely somewhat theoretical. edit: strong theoretical prediction with strong indirect evidence for their existence, just not yet directly observed We (generally speaking) expect them to exist, but we haven't gotten the instrumentation up and running yet capable of detecting them. There have been some large, space-based interferometers planned and others built, meant to detect gravitational waves, but so far they have eluded detection. However, this isn't problematic for theories depending on gravitational waves yet, because we haven't yet set up an instrument sensitive enough to conclusively expect to detect them. I believe that the current state of trying to detect gravitational waves puts them at "perhaps slightly on the weaker/smaller side of the range we expected to find them in".

I think it's fair to say that, realistically, we generally expect we voluntad find them, and if they're significantly outside of the range we expect to see them (ie much smaller or less significant in impact), that is probably an avenue for interesting new physics - even more so if we don't see them at all.