¿Se pueden hacer agujeros negros supermasivos "rebeldes" de esta manera?
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¿Podrían dos galaxias (una grande y una pequeña) cruzarse a una velocidad para permitir que el agujero negro más pequeño escape pero no la galaxia a su alrededor?
Con respecto al dibujo en el que se actualizaron sus preguntas, su pregunta con: no, eso no sucedería (eso requeriría que el SMBH central de la galaxia más pequeña respondiera a la gravedad de una manera completamente diferente a las estrellas).
Peter Erwin
Respuestas:
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¿Se pueden hacer agujeros negros supermasivos "rebeldes" de esta manera?
No creo que estén "hechos" de esta manera, pero creo que sí, pueden ser "hechos renegados" de esta manera.
¿Podrían dos galaxias (una grande y una pequeña) cruzarse a una velocidad para permitir que el agujero negro más pequeño escape pero no la galaxia a su alrededor?
Creo que la respuesta es sí, pero no por las razones estándar descritas por Peter y Mark. Digo esto porque me gusta pensar que sé cómo funciona la gravedad, vea este ensayo. Eso es porque he leído los documentos digitales de Einstein. Vea el segundo párrafo aquí , donde Einstein dijo que "la curvatura de los rayos de luz solo puede ocurrir donde la velocidad de la luz es espacialmente variable" . Un campo gravitacional es un lugar donde lo que hoy en día se llama la velocidad "coordinada" de la luz varía, y debido a estas curvas de luz.
El mecanismo es, en esencia, una refracción, de ahí este artículo: Vacío no homogéneo: una interpretación alternativa del espacio-tiempo curvo . No lo llamamos lente gravitacional por nada. La luz "vira" como un automóvil vira cuando encuentra barro al costado de la carretera. Para obtener más información, consulte el artículo sobre deflexión y retraso de la luz del profesor Ned Wright . No dice que la luz se desvía porque el espacio-tiempo es curvo. En cambio, dice esto: “En un sentido muy real, el retraso experimentado por la luz que pasa un objeto masivo es responsable de la desviación de la luz. La siguiente figura muestra un haz de rayos que pasan el Sol a varias distancias ” :
Imagen de Ned Wright
Cuando combina esto con el giro de electrones y la naturaleza ondulatoria de la materia, puede apreciar por qué se cae un electrón. Luego puede aplicarlo a la materia en general. Sin embargo, cuando intentas aplicarlo a los agujeros negros, simplemente no funciona. Un agujero negro es un lugar donde la velocidad "coordinada" de la luz es cero , y no es un "spinor" dinámico. Así que no tienes ningún mecanismo por el cual se caiga un agujero negro.
Esto sugiere que en su colisión galáctica, el agujero negro más pequeño navegaría directamente a través de la galaxia más grande como una bala a través de la niebla. En cuanto a si esto es correcto, no puedo estar seguro, porque la constitución interior de un agujero negro sigue siendo una pregunta abierta. Pero en mi humilde opinión es motivo de reflexión.
Editar: Acabo de notar esta respuesta
donde Rob Jeffries dijo "la velocidad orbital de los componentes del agujero negro justo antes de la fusión es mayor que la mitad de la velocidad de la luz" . El problema con eso es que un campo gravitacional es un lugar donde "la velocidad de la luz es espacialmente variable" . Tenemos evidencia científica sólida de esto, en el sentido de que los relojes ópticos son más lentos cuando son más bajos. Vemos los fotones como desplazados hacia el azul porque nosotros y nuestros relojes vamos más despacio cuando tenemos un potencial gravitacional más bajo. Todo en la relatividad general de Einstein crea algunos problemas para la física contemporánea del agujero negro.
No lo entiendo ¿Quieres decir que el pequeño agujero negro puede entrar en el grande y luego salir? Esto interrumpe por completo lo que entendí sobre los agujeros negros. Nada puede escapar de esos, ¿verdad?
J. Chomel
Más allá del primer párrafo, no creo que nada de esto realmente responda la pregunta. No hablas del escenario del OP.
HDE 226868
@ HDE226868: vea "Esto sugiere que en su colisión galáctica, el agujero negro más pequeño navegaría directamente a través de la galaxia más grande como una bala a través de la niebla". Tuve un error tipográfico allí donde dije agujero negro en lugar de galaxia. El punto discutible aquí es que, según mi lectura de Einstein, no existe un mecanismo por el cual se caiga un agujero negro.
John Duffield
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Tu lectura de Einstein está mal. Sabemos que los agujeros negros pueden orbitar en sistemas binarios, así es como se encontraron los primeros agujeros negros, y se comportan (gravitacionalmente) como lo harían las estrellas de la misma masa. (Y, por supuesto, ahora tenemos detecciones de ondas gravitacionales al fusionar agujeros negros, lo que demuestra (nuevamente) que los agujeros negros obedecen a la Relatividad General.
Peter Erwin
@ Peter Erwin: No dudo que se encuentren agujeros negros en los sistemas binarios. Y no dudo que la estrella compañera orbita un agujero negro. Pero, ¿puede darme una referencia que muestre que un agujero negro también está orbitando a su estrella compañera? En cuanto a Einstein, dijo lo que dijo, y lo dijo repetidamente año tras año. He dado las citas relevantes en este ensayo: la velocidad de la luz no es constante . Me refiero al artículo de Einstein de 1939 en otra parte.
John Duffield
10
Supongo que está preguntando sobre los agujeros negros supermasivos centrales (SMBH, uno por galaxia), no los agujeros negros de masa estelar.
La respuesta es sí, pero lo que realmente sucede es que los dos SMBH tienen que fusionarse primero, y luego el SMBH combinado resultante a veces puede ser expulsado de la galaxia combinada (fusionada).
[Editado para agregar: dado que ha actualizado la pregunta con una serie de diagramas, debo decir explícitamente que el escenario sugerido por los diagramas (las estrellas en una galaxia más pequeña se fusionan en una gran galaxia, pero SMBH continúa casi sin verse afectado) físicamente posible La mayoría de las estrellas de la galaxia más pequeña no terminarán en el centro de la galaxia grande, pero debido a la fricción dinámica , el SMBH lo hará .]
Este comunicado de prensa de la NASA de 2017 describe el descubrimiento de un cuásar aparentemente expulsado de una galaxia recientemente fusionada. Continuaré y citaré su descripción del mecanismo sugerido (esta posibilidad ha sido sugerida por estudios teóricos que se remontan al menos diez o quince años):
Según su teoría, dos galaxias se fusionan y sus agujeros negros se asientan en el centro de la galaxia elíptica recién formada. A medida que los agujeros negros giran uno alrededor del otro, las ondas de gravedad se lanzan como el agua de un aspersor de césped. Los objetos pesados se acercan entre sí con el tiempo a medida que irradian energía gravitacional. Si los dos agujeros negros no tienen la misma masa y velocidad de rotación, emiten ondas gravitacionales más fuertemente a lo largo de una dirección. Cuando los dos agujeros negros chocan, dejan de producir ondas gravitacionales. El agujero negro recién fusionado retrocede en la dirección opuesta a las ondas gravitacionales más fuertes y se dispara como un cohete.
Dado que la mayoría de las galaxias masivas, incluidas las que han sufrido fusiones importantes en el pasado, tienen un SMBH en su centro, el retroceso gravitacional generalmente no es lo suficientemente fuerte como para expulsar el SMBH; en cambio, el SMBH pierde energía a las estrellas en la parte interna de la galaxia fusionada a través de la fricción dinámica, y se instala nuevamente en el centro. Pero parece que a veces hay suficiente patada para permitir que el SMBH escape.
Otra posibilidad es que si dos galaxias se fusionan y sus SMBH forman un binario, y luego otra galaxia (con su propio SMBH) se fusiona antes de que las dos SMBH anteriores se hayan fusionado, entonces puede tener una interacción de tres cuerpos entre el SMBH de llegada tardía y el SMBH binario, que podría resultar en la expulsión de uno de los SMBH. Pero esto requiere el momento adecuado, y probablemente no sucede con mucha frecuencia.
Esa es una gran respuesta Peter. Creo que hay un problema en cuanto a cómo se mueven los agujeros negros en un campo gravitacional, pero eso es uno para otro día.
John Duffield
4
Sí, y de hecho, un mecanismo como este probablemente ha arrojado una gran cantidad de BH al espacio intergaláctico.
Los agujeros negros tienden a asentarse hacia el centro de las galaxias (un efecto de fricción dinámica). A medida que se asientan, se "enfrían" por evaporación. El caos de los BH que orbitan el centro de masa interactúan, especialmente cuando dos de ellos se acercan. Dependiendo de la geometría de la falta cercana, un BH puede ganar energía a expensas del otro. Uno oscila en una órbita más grande y el otro entra en una órbita más pequeña.
En algún momento, la órbita más grande es hiperbólica y el BH es expulsado de la galaxia. Esto elimina la energía orbital del conjunto de BH y todo se reduce un poco y los encuentros se vuelven un poco más comunes. Al final, muchos del conjunto original de BHs son arrojados al espacio intergaláctico.
¿Cuántos? Nadie lo sabe todavía. Tenemos buena evidencia de un solo BH muy grande (> 10 6 masas solares) en el centro de la Vía Láctea, pero los resultados recientes han sugerido que puede haber hasta 10,000 BH más pequeños (~ 10 masas solares cada uno) en órbita a su alrededor. .
Si esto último es correcto, ¡puede haber muchos BH en el espacio intergaláctico errante!
Creo que la pregunta es sobre los agujeros negros supermasivos centrales , no los agujeros negros de masa estelar ordinarios.
Peter Erwin
1
En cualquier caso, su análisis ignora las interacciones con las estrellas, que superarán en número a los agujeros negros; Como la mayoría de las estrellas tienen poca masa, la tendencia será que los agujeros negros pierdan energía y se hundan hacia el centro, con las estrellas de menor masa ganando energía. Y las interacciones de dos cuerpos solo tienen lugar en entornos muy densos. Esta no es una forma efectiva de expulsar agujeros negros.
Peter Erwin
Eso no cambia nada cualitativamente: BH aún así obtener arrojados fuera de la galaxia, ya que el más denso que son hacia el centro, más frecuentes las interacciones estrechas que hacen el flinging y esto compensa el algo mayor velocidad de escape desde más cerca.
Mark Olson
2
No, esto no expulsará BHs. Porque las interacciones involucran estrellas con un rango de masas (principalmente<los BH), habrá segregación masiva: los objetos más masivos perderán energía y se hundirán en radios más pequeños, mientras que los objetos menos masivos ganarán energía. El resultado será una concentración de BH y estrellas masivas hacia el centro del núcleo de la galaxia. en.wikipedia.org/wiki/Mass_segregation_(astronomy)
Respuestas:
No creo que estén "hechos" de esta manera, pero creo que sí, pueden ser "hechos renegados" de esta manera.
Creo que la respuesta es sí, pero no por las razones estándar descritas por Peter y Mark. Digo esto porque me gusta pensar que sé cómo funciona la gravedad, vea este ensayo. Eso es porque he leído los documentos digitales de Einstein. Vea el segundo párrafo aquí , donde Einstein dijo que "la curvatura de los rayos de luz solo puede ocurrir donde la velocidad de la luz es espacialmente variable" . Un campo gravitacional es un lugar donde lo que hoy en día se llama la velocidad "coordinada" de la luz varía, y debido a estas curvas de luz.
El mecanismo es, en esencia, una refracción, de ahí este artículo: Vacío no homogéneo: una interpretación alternativa del espacio-tiempo curvo . No lo llamamos lente gravitacional por nada. La luz "vira" como un automóvil vira cuando encuentra barro al costado de la carretera. Para obtener más información, consulte el artículo sobre deflexión y retraso de la luz del profesor Ned Wright . No dice que la luz se desvía porque el espacio-tiempo es curvo. En cambio, dice esto: “En un sentido muy real, el retraso experimentado por la luz que pasa un objeto masivo es responsable de la desviación de la luz. La siguiente figura muestra un haz de rayos que pasan el Sol a varias distancias ” :
Cuando combina esto con el giro de electrones y la naturaleza ondulatoria de la materia, puede apreciar por qué se cae un electrón. Luego puede aplicarlo a la materia en general. Sin embargo, cuando intentas aplicarlo a los agujeros negros, simplemente no funciona. Un agujero negro es un lugar donde la velocidad "coordinada" de la luz es cero , y no es un "spinor" dinámico. Así que no tienes ningún mecanismo por el cual se caiga un agujero negro.
Esto sugiere que en su colisión galáctica, el agujero negro más pequeño navegaría directamente a través de la galaxia más grande como una bala a través de la niebla. En cuanto a si esto es correcto, no puedo estar seguro, porque la constitución interior de un agujero negro sigue siendo una pregunta abierta. Pero en mi humilde opinión es motivo de reflexión.
Editar: Acabo de notar esta respuesta donde Rob Jeffries dijo "la velocidad orbital de los componentes del agujero negro justo antes de la fusión es mayor que la mitad de la velocidad de la luz" . El problema con eso es que un campo gravitacional es un lugar donde "la velocidad de la luz es espacialmente variable" . Tenemos evidencia científica sólida de esto, en el sentido de que los relojes ópticos son más lentos cuando son más bajos. Vemos los fotones como desplazados hacia el azul porque nosotros y nuestros relojes vamos más despacio cuando tenemos un potencial gravitacional más bajo. Todo en la relatividad general de Einstein crea algunos problemas para la física contemporánea del agujero negro.
fuente
Supongo que está preguntando sobre los agujeros negros supermasivos centrales (SMBH, uno por galaxia), no los agujeros negros de masa estelar.
La respuesta es sí, pero lo que realmente sucede es que los dos SMBH tienen que fusionarse primero, y luego el SMBH combinado resultante a veces puede ser expulsado de la galaxia combinada (fusionada).
[Editado para agregar: dado que ha actualizado la pregunta con una serie de diagramas, debo decir explícitamente que el escenario sugerido por los diagramas (las estrellas en una galaxia más pequeña se fusionan en una gran galaxia, pero SMBH continúa casi sin verse afectado) físicamente posible La mayoría de las estrellas de la galaxia más pequeña no terminarán en el centro de la galaxia grande, pero debido a la fricción dinámica , el SMBH lo hará .]
Este comunicado de prensa de la NASA de 2017 describe el descubrimiento de un cuásar aparentemente expulsado de una galaxia recientemente fusionada. Continuaré y citaré su descripción del mecanismo sugerido (esta posibilidad ha sido sugerida por estudios teóricos que se remontan al menos diez o quince años):
Dado que la mayoría de las galaxias masivas, incluidas las que han sufrido fusiones importantes en el pasado, tienen un SMBH en su centro, el retroceso gravitacional generalmente no es lo suficientemente fuerte como para expulsar el SMBH; en cambio, el SMBH pierde energía a las estrellas en la parte interna de la galaxia fusionada a través de la fricción dinámica, y se instala nuevamente en el centro. Pero parece que a veces hay suficiente patada para permitir que el SMBH escape.
Otra posibilidad es que si dos galaxias se fusionan y sus SMBH forman un binario, y luego otra galaxia (con su propio SMBH) se fusiona antes de que las dos SMBH anteriores se hayan fusionado, entonces puede tener una interacción de tres cuerpos entre el SMBH de llegada tardía y el SMBH binario, que podría resultar en la expulsión de uno de los SMBH. Pero esto requiere el momento adecuado, y probablemente no sucede con mucha frecuencia.
fuente
Sí, y de hecho, un mecanismo como este probablemente ha arrojado una gran cantidad de BH al espacio intergaláctico.
Los agujeros negros tienden a asentarse hacia el centro de las galaxias (un efecto de fricción dinámica). A medida que se asientan, se "enfrían" por evaporación. El caos de los BH que orbitan el centro de masa interactúan, especialmente cuando dos de ellos se acercan. Dependiendo de la geometría de la falta cercana, un BH puede ganar energía a expensas del otro. Uno oscila en una órbita más grande y el otro entra en una órbita más pequeña.
En algún momento, la órbita más grande es hiperbólica y el BH es expulsado de la galaxia. Esto elimina la energía orbital del conjunto de BH y todo se reduce un poco y los encuentros se vuelven un poco más comunes. Al final, muchos del conjunto original de BHs son arrojados al espacio intergaláctico.
¿Cuántos? Nadie lo sabe todavía. Tenemos buena evidencia de un solo BH muy grande (> 10 6 masas solares) en el centro de la Vía Láctea, pero los resultados recientes han sugerido que puede haber hasta 10,000 BH más pequeños (~ 10 masas solares cada uno) en órbita a su alrededor. .
Si esto último es correcto, ¡puede haber muchos BH en el espacio intergaláctico errante!
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