Sobald Sie den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs betreten, werden Sie es nie mehr verlassen. Es gibt keine Geschwindigkeit, die Sie aufnehmen können, nicht einmal die Lichtgeschwindigkeit, um Sie herauszuholen. In der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Raum jedoch in Gegenwart von Masse und Energie gekrümmt, und die Verschmelzung von Schwarzen Löchern ist eines der extremsten Szenarien für eine solche Krümmung. Gibt es eine Möglichkeit, in ein Schwarzes Loch zu gelangen, den Ereignishorizont zu überqueren und dann zu verlassen, wenn der Ereignishorizont durch eine massive Fusion gekrümmt ist?
Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, kann innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs eine Rolle spielen? Können sie aufnehmen und zu einem anderen wandern (massereicheres Schwarzes Loch)? Wie wäre es, über beide Horizonte hinauszugehen?
Diese Idee ist definitiv verrückt. Aber ist sie verrückt genug, um zu arbeiten? Der Physiker Ethan Siegel hilft uns bei der Beantwortung dieser Frage.
Wenn ein ausreichend massereicher Stern nicht mehr existiert oder wenn zwei ausreichend massive Sternreste verschmelzen, kann sich ein Schwarzes Loch mit einem zu seiner Masse proportionalen Ereignishorizont und einer Akkretionsscheibe bilden, in der die das Schwarze Loch umgebende Materie wirbelt.
Ein Schwarzes Loch bildet sich in der Regel während des Zusammenbruchs des Kerns eines massiven Sterns, entweder nach einer Supernova-Explosion oder einer Verschmelzung von Neutronensternen oder während eines direkten Zusammenbruchs. Soweit wir wissen, wird jedes Schwarze Loch aus Materie gebildet, die jemals Teil eines Sterns war. In vielerlei Hinsicht sind Schwarze Löcher die ultimativen Überreste von Sternen. Einige schwarze Löcher bilden sich isoliert; andere werden Teil eines dualen Systems. Im Laufe der Zeit können Schwarze Löcher nicht nur spiralförmig und verschmelzen, sondern auch andere Materie absorbieren, die in den Ereignishorizont fällt.
In einem Schwarzschild-Schwarzen Loch führt das Fallen nach innen zu Singularität und Dunkelheit. Unabhängig davon, in welche Richtung Sie fahren, wie Sie beschleunigen usw. Das Überqueren des Ereignishorizonts bedeutet eine unvermeidliche Kollision mit einer Singularität.
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Wenn etwas von außen den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs überschreitet, ist es zum Scheitern verurteilt. Innerhalb von Sekunden erreicht das Objekt eine Singularität in der Mitte des Schwarzen Lochs: Punkte für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch und Ringe für ein rotierendes. Das Schwarze Loch selbst erinnert sich nicht daran, welche Teilchen in es gefallen sind oder wie ihr Quantenzustand ist. Stattdessen bleiben in Bezug auf Informationen nur die Gesamtmasse, die Ladung und der Drehimpuls des Schwarzen Lochs übrig.
In der letzten Phase vor dem Zusammenschluss wird die das Schwarze Loch umgebende Raumzeit unterbrochen, da weiterhin Materie aus der Umgebung in beide Schwarzen Löcher fällt. Unter keinen Umständen sollten Sie davon ausgehen, dass etwas aus dem Ereignishorizont entweichen kann.
Man kann sich also ein Szenario vorstellen, in dem Materie in den letzten Phasen einer Fusion in ein Schwarzes Loch fällt, wenn ein Schwarzes Loch mit einem anderen verschmelzen soll. Da Schwarze Löcher immer Akkretionsscheiben haben müssen und Materie ständig im interstellaren Medium fliegt, überqueren Partikel ständig den Ereignishorizont. Hier ist alles einfach. Betrachten wir also ein Partikel, das vor den letzten Momenten der Zusammenführung in den Ereignishorizont gefallen ist.
Könnte sie theoretisch entkommen? Kannst du von einem Schwarzen Loch zum anderen "springen"? Betrachten wir die Situation in Bezug auf die Raumzeit.
Computersimulation zweier verschmelzender Schwarzer Löcher und der durch sie verursachten Raum-Zeit-Krümmung. Obwohl Gravitationswellen ständig emittiert werden, kann die Materie selbst nicht entkommen.
Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, geschieht dies nach einer langen Spiralperiode, in der Energie in Form von Gravitationswellen emittiert wird. Bis zu den letzten Augenblicken vor der Fusion wird die Energie abgegeben und fliegt davon. Dies kann jedoch nicht dazu führen, dass sich der Ereignishorizont oder sogar das Schwarze Loch zusammenzieht. Stattdessen kommt Energie aus der Raumzeit im Massenmittelpunkt, die sich immer mehr verformt. Mit solch einem Erfolg wäre es möglich, Energie vom Planeten Merkur zu stehlen; es würde sich näher an die Sonne drehen, aber seine Eigenschaften (oder Eigenschaften der Sonne) würden sich in keiner Weise ändern.
Wenn jedoch die letzten Momente der Fusion eintreffen, werden die Ereignishorizonte der beiden Schwarzen Löcher durch die gegenseitige Schwerkraft deformiert. Glücklicherweise haben Relativisten bereits numerisch berechnet, wie sich das Zusammenführen auf den Ereignishorizont auswirkt, und es ist beeindruckend informativ.
Trotz der Tatsache, dass bis zu 5% der Gesamtmasse der Schwarzen Löcher vor dem Zusammenführen in Form von Gravitationswellen emittiert werden können, zieht sich der Ereignishorizont niemals zusammen. Das Wichtigste ist, dass wenn Sie zwei schwarze Löcher mit gleicher Masse nehmen, deren Ereignishorizont einen bestimmten Raum einnimmt. In Kombination zu einem Schwarzen Loch mit doppelter Masse würde das vom Horizont eingenommene Raumvolumen das Vierfache des ursprünglichen Volumens der kombinierten Schwarzen Löcher betragen. Die Masse der Schwarzen Löcher ist direkt proportional zu ihrem Radius, aber das Volumen ist proportional zum Würfel des Radius.
Obwohl wir viele Schwarze Löcher gefunden haben, ist der Radius jedes Ereignishorizonts direkt proportional zur Masse des Lochs, und dies ist immer der Fall. Verdoppeln Sie die Masse, verdoppeln Sie den Radius, aber die Fläche vervierfacht sich und das Volumen vervierfacht sich.
Es stellt sich heraus, dass selbst wenn Sie das Teilchen im bewegungslosesten Zustand innerhalb des Schwarzen Lochs halten und es so langsam wie möglich in Richtung der Singularität fällt, es keine Möglichkeit gibt, herauszukommen. Das Gesamtvolumen der am selben Ort befindlichen Ereignishorizonte nimmt bei Fusionen von Schwarzen Löchern zu, und unabhängig von der Flugbahn eines Teilchens, das den Ereignishorizont überquert, ist es dazu verdammt, von der kombinierten Singularität beider Schwarzen Löcher verschluckt zu werden.
In vielen Szenarien der Astrophysik treten Auswürfe auf, wenn während einer Katastrophe Materie aus einem Objekt entweicht. Aber im Falle der Verschmelzung von Schwarzen Löchern bleibt alles im Inneren; Das meiste, was draußen war, wird angesaugt, und nur wenig von dem, was draußen war, kann entkommen. Wenn du in ein schwarzes Loch fällst, bist du zum Scheitern verurteilt. Und ein weiteres Schwarzes Loch wird das Kräfteverhältnis nicht verändern.
Ilya Khel
