19 октября 2008 г.

Столкновение ультрарелятивистских черных дыр лоб в лоб

Коллапс массивной звезды в чёрную дыру -- один из самых бурных катастрофических процессов во вселенной. А можно ли придумать что-нибудь еще более энергетичное? Да -- это столкновение лоб в лоб двух ультрарелятивистских чёрных дыр.

Оказывается, этот процесс, с одной стороны, очень интересен для теоретиков, но с другой стороны, очень сложен для расчетов.

Интерес, во-первых, в том, что не совсем понятно, что именно образуется в таком столкновении и сколько при этом излучится гравитационных волн (были даже предположения, что так сможет образоваться голая сингулярность). Во-вторых, в режиме, когда кинетическая энергия много больше энергии покоя, для гравитационных взаимодействий уже не сильно важно, что сталкивается -- чёрные дыры или другие компактные объекты. А это уже будет полезным для выяснения того, как сталкиваются частицы с энергией выше планковского масштаба. Наконец, столкновения черных дыр можно связать через "AdS/QCD-соответствие" со столкновениями тяжелых ядер и свойствами кварк-глюонной плазмы.

Сложность же заключается в том, что точное аналитическое решение тут найти нереально, а численные методы для таких задач только недавно стали давать нормальную точность при достаточно длительной эволюции во времени. На днях в PRL была опубликована статья (она же arXiv:0806.1738), где с помощью численных расчетов впервые проанализирована эта задача вплоть до γ=3. В частности, было найдено, что примерно 14% начальной энергии превращается в гравволны. Задачи на будущее -- выяснить, что происходит при нецентральном столкновении или при столкновении вращающихся черных дыр.

В качестве иллюстрации -- мультик слияния черных дыр. Правда это не столкновение лоб в лоб, а просто стандартное слияние двух вращающихся друг вокруг друга ЧД. Попса, конечно :) но ничего более серьезного не нашел.



9 комментариев:

  1. А "ультрарелятивистские", это какие?

    ОтветитьУдалить
  2. Ультрарелятивистские -- это движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Насколько близкими -- это отдельный вопрос. В этой статье скорости черных дыр были вплоть до 0,94с.

    ОтветитьУдалить
  3. Борис21/10/08 19:47

    А в природе такой процесс возможен? Могут две черные дыры под воздействием взаимного притяжения разогнаться до ультрарелятивистских скоростей?

    ОтветитьУдалить
  4. Крупные ЧД (звёздных масс и выше) -- скорее всего нет (но пусть лучше скажут специалисты). Трудно представить механизм их разгона. Для этого явно требуется что-то, выходящее за пределы известных возможностей. Даже падение на какю-нибудь гигантскую ЧД приведет разве что к релятивистским, но не ультрарелятивистским скоростям.

    ОтветитьУдалить
  5. Анонимный14/7/09 02:07

    А может, дыры просто пролетят сквозь друг друга и ничего не случится... Они же пустые внутри! :)

    ОтветитьУдалить
  6. Не пролетят. Сталкивается в этом случае не вещество, а сильное гравитационное поле -- ведь оно само обладает и плотностью энергии, и гравимтацией. А черная дыра -- это и есть область сильного грав.поля.

    ОтветитьУдалить
  7. Анонимный2/8/09 08:15

    Вот ещё интересный вопрос про чёрные дыры. Допустим, я сижу вечером дома и безмятежно пью чай. А в это время... массивные тучи невидимого вещества собираются вокруг Солнечной системы... формируется сфера радиусом, скажем, в 1 световой день и достаточно тяжёлая, чтобы образовать чёрную дыру соответствующего радиуса с центром как раз в моей чашке чая. Что я почувствую? Смогу ли я допить свой чай?

    ОтветитьУдалить
  8. нет ты чай допить ты не сможешь при зарождении чёрной дыры тебя разорвет на атомы )))эт конечно не верно но грубо будет именно так )))))

    ОтветитьУдалить
  9. Анонимный8/10/11 22:18

    вобщето радиус черной дыры вроде как растет линейно от массы, и есть теории что некоторый обьем космоса если его плотность выше некоторого значения может для внешнего наблюдателя выглядеть как черная дыра а для внутреннего будет все впорядке, за исключением того что он не сможет выбратся из этой области.

    ОтветитьУдалить