Комментарии 217
Сигнал шел до нас около несколько миллиардов лет
Довольно частое событие в рамках вселенной просто из-за размеров ))
А так супер детекторы работают.
Представляю как рады создатели.
Событие частое, но от этого не менее удивительно — еще жизни на Земле не было, когда это произошло, и тут мы взяли и поймали! У меня совершенно в голове не укладывается:)
Это примерно из той же оперы, как едете вы на встречу, осталось 10 минут до начала, а вы понимаете, что в пробке и не успеете. Событие ещё не произошло, а уже есть понимание, что и не произойдёт. Удивительное явление.
> испуская при этом гравитационные волны общей энергией около двух солнечных масс. Сам процесс слияния занял меньше секунды, а в момент слияния ЧД разогнались до 60% от скорости света
В голове не укладывается сложность задачи детектирования гравитационных волн.
Интересно, как может уменьшаться масса чёрной дыры — при излучении Хокинга, излучении грав-волн, исходя из её строения — сингулярно упакованной материи в центре сферы Шварцшильда?
Математически это можно понять: если объект излучает энергию в том или ином виде, то его внутренняя энергия должна уменьшаться, а она пересчитывается в массу, вот и получите "испарение" ЧД или потерю 2 масс Солнца при слиянии двух ЧД в одну. Но как и куда при этом девается материя из сингулярности? Что думают об этом физики?
Что такое материя в данном случае? Не то чтобы там какие куски железа "сидели" в сингулярности. Если уж это настоящая сингулярность, то вообще не очень понятно, как туда может что-то "поместиться", но оттуда и проблемы наши с квантовой гравитацией.
Теория или гипотеза?
Гипотеза — это то, что в народе имеют ввиду, когда говорят "теория". Есть гипотеза, что гравитация состоит из частиц-гравитонов. Подтверждения этому нет, но можно попробовать написать теоретическое обоснование, которое потом попробовать подтвердить. Если подтвердится, то будет теория.
Теория — это теория относительности или теория эволюции, например. Когда у тебя есть количество опытных данных, складывающихся во что-то цельное, но при этом, вероятно, никогда не будет доказано на 100%, потому что всегда есть вероятность, что в будущем найдёшь новые данные, опровергающие теорию. Но пока не найдено. Почти всё наше научное знание — это теория, потому что завтра померяем что-нибудь, а оно даст новые результаты, и придётся всё переделывать.
Один факт есть: существование черных дыр (во всяком случае, объектов, на них крайне похожих).
Дело в том, что хотя черная дыра — объект, существование которого вытекает из ОТО, та же ото — как ни парадоксально — запрещает этому объекту существовать во Вселенной, существующей конечное время: согласно ОТО для внешнего наблюдателя время образования черной дыры — бесконечно (из-за замедления времени при приближении к горизонту событий вплоть до его полной остановки. Сама возможность коллапса и пересечения материей горизонта событий за конечное время возникает именно в связи с квантовыми явлениями в его окрестности.
согласно ОТО для внешнего наблюдателя время образования черной дыры — бесконечно (из-за замедления времени при приближении к горизонту событий вплоть до его полной остановки.
наоборот, внешние процессы для приближающегося к сингулярности объекта ускоряются
Так я говорю о наблюдателе внешнем, который издалека наблюдает за черной дырой.
ОТО «прыгает» от того, что скорость света константа в любой системе отсчёта.
Ваши же рассуждения напоминают апорию «Ахиллес и черепаха»
Теория — это предположение с обоснованием, «Если ..., то ...», которое можно доказать — «Если ..., то ..., что можно подтвердить таким-то образом».
А вот в мире математики — все так. Все что недоказано — не теория (теорема), ну или по крайней мере ее так могут называть, но нельзя ее использовать.
А у колапсаров всё находится над сферой Шварцшильда, т.к., грубо говоря, в больших гравитационных полях время замедляется и ничегое ещё не упало окончательно.
Поэтому при слиянии чёрных дыр кое-то может вылететь, как в виде энергии гравитационных волн, так и в виде излучения.
Ну или требуется свечение источника. Одновременность прихода «изображения» само по себе будет гарантировать скорость света для ГВ,
Для определения точной скорости — да, но можно дать граничную оценку, что и было сделано.
Если точность до 20 знака после запятой низкая, то какая тогда высокая?
Для оценки «скорости гравитации» по задержкам требуется, как минимум, три детектора, а наблюдения LIGO даёт два других утверждения:
- ОТО верно с высокой точностью, значит «скорость гравитации» равна скорости света с высокой точностью;
- Если, вдруг, существуют гравитоны (т.е. есть отличия от ОТО или ОТО «неверно»), то по оценке дисперсии фронта гравитационных волн для оценки расстояния до события, получается оценка сверху на массу гипотетического гравитона, и оценка снизу на «скорость гравитации» в гипотетической пост-ОТО теории.
P.S.
Вы, в другом месте, пишите «гравитон — частица с нулевой массой в ОТО». Строго говоря, это неверное утверждение. Так же как наблюдаемые отличия от классической электродинамики потребовало введения фотонов, так и введение гипотетических гравитонов, даже нулевой массы, вызовет отличия от «классической» ОТО (например, неясно что случится с принципом инвариантности или вообще со структурой пространства-времени).
Ну, расстояние-то мы знаем поточнее все же, так что оценка может быть получше. А про дисперсию все так, разная скорость на разных частотах, так это же и проверяется, разве нет? Я даже расчет добавил там.
Про гравитон — можно ввести как квазичастицу, типа огибающей, без квантования. И для него считать "массу" — это будет нормально, думаю, расхождений не должно быть.
«Про гравитон — можно ввести как квазичастицу», кто знает, может и можно, соорудить что-то типа фонона или «дырки» в полупроводниках? Только неизвестно же как квантуется пространство-время. Да и вообще неизвестно как могла бы выглядеть дискретная волновая функция, пока же квантовая механика оперирует в непрерывном пространстве и непрерывном времени.
«без квантования», если таки пространство-время непрерывно и выражается действительными числами — гравитона не существует, ни как частицы, ни как квазичастицы.
Но, во-первых, это не имеет отношения к двум детекторам, это можно было бы измерить и на одном.
Да, пожалуй, вы правы. Подумаю, как подправить статью.
во-вторых, этот результат LIGO не имеет особой научной значимости
Я так понимаю, это все равно наилучшая оценка не зависящая от модели, по крайней мере в статье так.
А про гравитон — все, что я пытаюсь сказать, это что для цуга волн можно попробовать определить массу. Взаимодействовать он будет как волна, но это же обычное дело. С фононами, например, та же история, пока речь не доходит до квантования.
P.S.
Что ж до «оценка не зависящая от модели», как минимум, они опираются на красное смещение и ОТО. А если гравитоны есть, то нет ОТО, по крайней мере в том виде, в котором мы её знаем. Просто ещё одна независимая оценка в ряду других, конечно, низкой точности, но тоже независимая.
Я просто цитировал статью:
This bound is approximately a factor
of three better than the current Solar-System bound [92, 93],
and ∼ three orders of magnitude better than the bound from
binary-pulsar observations [97], but it is less constraining than
model-dependent bounds coming from the large-scale dynamics
of galactic clusters [95], weak gravitational-lensing observations
[96], and the non-observation of superradiant instability
in supermassive black holes [94].
1. С дисперсией не понятно, т.к. мы имеет просто короткий сигнал и ничего не можем сказать про его дисперсию по профилю. (Разве что речь идёт о микро отличиях скорости ГВ от световой). Мы можем его сравнивать только с моделью, чтобы понять, если дисперсия или нет. Но, понятно, что это очень условно, т.к. для моделирования в свою очередь надо опираться на параметры сигнала.
2. Не понимаю, как можно тремя детекторами ограничиться для определения скорости. У нас три неизвестных: скорость и две координаты на небесной сфере. И два параметра задержки при трёх детекторах. Я так разумею, надо четыре прибора (если исключить вырожденные ситуации).
2. «требуется, как минимум, три детектора» — таки да, Вы абсолютно правы, лажа вышла. Ведь известно же трёх видимых спутников ГЛОНАСС маловато будет. (В прочем, есть одна гнилая отмазка — вращение Земли, пол километра в секунду)
Это возможно только в одном случае: когда источник лежит строго на прямой, проходящий через оба детектора.
не верно, если известен источник волн, т.е. направление, то просто делим получившуюся величину на синус угла, или тангенс, или чего-то еще, с ходу не скажу), вообщем простая тригонометрия. проблема будет только в случае, если источник равноудален от обоих детекторов, т.е. образует равнобедренный треугольник. так как волны тогда придут на детекторы одновренеменно.
Вариант аннигиляции ракеты при прохождении горизонта событий не рассматриваем. В последнем выпуске «спросите Итана» подробно излагалось, почему при пересечении горизонта событий большой черной дыры этой аннигиляции не произойдет.
"Космическая" скорость для преодоления гравитации ЧД должна превышать скорость света, а тк скорость света ничто не может превысить, то и вырваться из ЧД ничто не может.
Я так понимаю, что законы физики в черной дыре не сильно-то и отличаются от земных. Выше плотность, больше масса — оппа! Вот вам и горизонт событий. Но ведь земную гравитацию преодолевать-то умеем? Значит можно преодолеть и более сильную гравитацию в рамках тех же законов физики.
Может пока мы не можем наблюдать космические тела, которые смогли пролететь сквозь черную дыру, ввиду того, что некому было задать им достаточно сильный импульс?
Физика в смысле притяжения — не особо и отличается. А почему скорость — тут на вики хорошо написано.
Я понимаю, что без сурового матана никак, но если попробовать на пальцах, то на горизонте ЧД скорости света равна вторая космическая (скорость убегания). Орбитальная скорость (первая космическая) в корень из двух раз меньше. Какое-нибудь нейтрино со скоростью близкой к c и под правильным углом может болтаться под горизонтом ЧД бесконечно долго. Более того, для очень сильно изолированной ЧД, в которой испарение преобладает над поглощением, через очень, очень, очень длительный промежуток времени такое нейтрино сможет даже выбраться из-под горизонта (точнее, горизонт может сдуться настолько, что нейтрино окажется снаружи).
2. Под горизонтом невозможны замкнутые орбиты! Движение возможно только к центру! А замкнутая орбита подразумевает участки, где движение происходит от центра. Что невозможно. Как любят говорить, под горизонтом время и пространство меняются местами.
Я вам больше скажу, в «наивной» системе координат (t, r), если её тупо продлить (через особенность на горизонте) внутрь ЧД, то в ней в один и тот же момент времени будет существовать два тела: одно медленно падает в ЧД, другое под горизонтом летит в центр ЧД. но назад во времени (ну или «зеркально» приближается к горизонту изнутри).
Разрешение этого парадокса состоит в том, что система координат (t,r) «неправильная». Лучше использовать координаты Крускала, не имеющие особенности на горизонте. Зато в них возникает две протяжённые сингулярности: сингулярность прошлого и сингулярность будущего.
Если смотреть вперёд, перед вами будет всё разрастающееся чёрное поле. В то же время звёзды сзади будут из-за аберрации света скучиваться у малом угле и покраснеют. Горизонт событий вы никак не заметите, кроме того, что станет темно, т.к. свет из внешней вселенной испытает предельное красное смещение и соберётся в точку позади вас.
В общем это не будет ничем отличаться от набора световой скорости в обычном пространстве. Впрочем только без ускорения, в том смысле, что будет сохраняться невесомость.
После горизонта за конечное время (что-то сейчас не могу сообразить за какое, пусть за R/c) вы грохнитесь в сингулярность, возле которой приливное ускорение-таки вас прикончит. И никто из тех, кто упал туда раньше, там вас ждать не будет.
Так вот чтобы взлететь с ЧД — нужен импульс гораздо больше скорости света, что в принципе недостижимо.
т.е. вы рассуждаете не о черной дыре, а об объекте максимально приближающемся к ней по свойствам.
Мы, с подавляющей вероятностью, имеем дело с колапсарами, у которых всё вещество приблизилось к горизонту событий, но его ещё не пересекло. Так что при слиянии чёрных дыр (колапсаров), в принципе возможны, как гамма всплески, так и всякое разное.
А вот ракета это ж вряд ли :)
Представляя черную дыру как всепоглощающий объект мне сложно понять механику, каким образом у него единомоментно «отобрали» такое количество массы/энергии
Там в конце статьи есть хорошее видео на эту тему. А по сути — любые объекты, движущиеся с переменным ускорением, излучают гравитационные волны. В случае ЧД — это не движение сингулярностей, а горизонт событий излучает (гравитационные волны изнутри горизонта событий бы не вышли). А раз есть излучение, значит, теряется энергия, в случае слияния дыр это кинетическая энергия их движения (скорость в 0.6 скорости света!), которая переходит в излучение. А из-за эквивалентности массы и энергии, для ЧД потеря энергии — это потеря массы.
"С другой стороны, масса ЧД зависит от количества металлов в ней, поэтому по измеренным массам ЧД можно сказать, насколько молоды были звезды, из которых они образовались"
Глупый, возможно, вопрос, но речь ведь идет про количество металла в материнской звезде, а не самой ЧД? Всегда думал, что в таких условиях вещество теряет все признаки, делающие его металлом или неметаллом.
И о том, и о том. Там на самом деле может быть два случая — когда в звезде было много металлов, а ЧД существовала короткое время, и когда в звезде было мало металлов, но ЧД очень долго существовала, и успела поглотить кучу материала.
Вещество действительно теряет все признаки, но чтобы достичь такой массы, ЧД необходимо поглотить вещество, и если бы она поглощала водород, например, она никогда бы не набрала достаточно вещества. Поэтому делается вывод, что должна была поглощать тяжелые элементы.
А, и металл в данном контексте — все элементы тяжелее гелия (ох уж эти астрофизики!)
но чтобы достичь такой массы, ЧД необходимо поглотить вещество, и если бы она поглощала водород, например, она никогда бы не набрала достаточно вещества.
Почему это? Даже в звездах с высокой металличностью содержание элементов тяжелее гелия считанные проценты. И почти все они продукт термоядерных реакций гелия и водорода. Откуда в межзвездном пространстве взяться значительным количествам металлов, чтобы черная дыра могла расти за их счет?
Есть такая штука как звездный ветер. Если ЧД находятся внутри плотного кластера, то таким образом может забиться довольно много вещества.
Я в этом совсем не эксперт, но попробую ответить. Цитируя статью:
The measured masses robustly demonstrate that relatively “heavy” black holes (& 25 M) can form in nature. This
discovery implies relatively weak massive-star winds and thus the formation of GW150914 in an environment
with metallicity lower than ' 1/2 of the solar value. The low measured redshift (z ' 0.1) of GW150914 and the low inferred metallicity of the stellar progenitor imply either binary black-hole formation in a low-mass galaxy in the local Universe and a prompt merger, or formation at high redshift with a time delay between formation and merger of several Gyr.
Собственно, речь идет о том, что для формирования таких ЧД нужен не сильный звездный ветер, а достаточно слабый (Z это металличность по сравнению с солнечной)
Думаю, тут дело как раз в том, как формировались ЧД, и что было со звездами, а не что поглощали после, и я был не прав в прошлом комментарии.
Хотя можно «написать» что может реагировать, и тогда за горизонт событий можно будет кататься как за город на дачу.
Регистрация гравитации доказана гораздо раньше, и более простым способом — атомными часами. Причём полученные данные теперь используются для коррекции часов на спутниках навигации.
Это очень сильное утверждение, насчет того, что они не могут столкнуться. Почему вдруг?
И речь идет не о регистрации гравитации, но о гравитационных волнах, а это несколько другое.
С точки зрения первой ЧД вещество, составляющее вторую ЧД, ещё не успело упасть под горизонт событий (оно застыло в вечном падении где-то очень близко к горизонту, но снаружи, из-за наблюдаемого замедления времени). Поэтому гравитация первой ЧД ещё может это вещество «догнать».
Аналогично наоборот.
Скатиться вниз по такому графику можно только в направлении сверхмассивного объекта. Однако между двумя подобными объектами график взлетает в небеса, практически до вменяемой гравитации.
Более того.
Чёрная дыра почти всегда неподвижна, так как получает внешний материал равномерно по всей площади. Но в случае явного перекоса, например притягивания звезды под прямым углом (прямо в центр) — чёрная дыра приобретёт импульс движения этой звезды. В случае двух чёрных дыр на «близком» расстоянии — подобный перекос получается автоматически. И для того чтобы эти две ЧД столкнулись — необходимо очень много внешнего материала, минимум половину их собственной массы. Иначе подобное событие никогда не случится.
А шанс начальных векторов на 100% столкновения двух ЧД — ничтожно мал. Шанс застать такое событие ещё при собственной жизни — просто равен нулю.
Возможно где-то во вселенной произошло подобное событие, и не один раз. Но нас там ещё не было, и это хорошо.
ЧД может сместить вектор своего движения, в случае прямого попадания в неё другой звезды. Не захвата на внешнюю орбиту с последующим разрушением — а прямого удара прямо в центр ЧД. В случае захвата — первоначальный импульс рассеивается практически до нуля.
Прямое попадание — событие настолько редкое, что ни одного подобного события ещё не фиксировалось.
По сути, гравитон — частица с нулевой массой в ОТО, а частицы с нулевой массой распространяются со скоростью света. Есть модификации ОТО, где гравитон имеет массу, и, соответственно, движется медленнее, но данный эксперимент показывает, что эта масса должна быть чрезвычайно мала.
Большой кусок материи получается излучает гравитоны, и они каким-то образом создают притягивающую силу воздействующую на материю?
Как и обычно — коллапс звезд. Есть два возможных канала формирования — в динамическом окружении плотных звездных кластеров, и в изоляции. В зависимости от этого время жизни ЧД сильно отличается, и их поведение тоже. Например, при образовании в кластере их может вытолкнуть из кластера за счет динамического взаимодейтсвия с другими звездами, и только после этого они сольются, но сам процесс займет достаточно короткое время.
Сам процесс слияния занял меньше секунды
Сложно даже вообразить. Пытаясь мысленно представить как это выглядело, наталкиваешься на проблему: происходит слияние (читай: столкновение) двух объектов, выделяется энергия, кучи осколков разлетающихся в разные стороны… а тут… либо я совершаю грубую ошибку пытаясь представить ЧД, как материальный объект/шарик/кубик, да не важно что, который сталкивается с другим… либо что-то должно же происходить еще?
Или за счет огромной гравитации, ни энергия, ни частицы, ни что в итоге, просто не может вырваться при этом?
Извиняюсь за сумбур, надеюсь правильно и понятно описал свой вопрос.
Частиц там в общем нет (ЧД все же), а энергия выходит, в виде гравитационных волн, и это как раз мы наблюдаем.
Как-то так:
Кривизна двумерной поверхности в точке (x, y) в ролике соответствует кривизне реального пространства в точке (x, y, 0) в плоскости орбит ч. дыр? Или z двумерной поверхности соответствует кривизне реального пространства?
Какой смысл во всплесках на 0:40-0:55 выше уровня плоскости? Правильно я понимаю, что это не отрицательная гравитация? Тогда, что это?
Цвет отображает скорость течения времени (красный — время сильно замедлено). Это нормально, что темп времени не пропорционален кривизне пространства (хорошо заметно на 0:48)?
Почему всплески на 0:54 не симметричны?
Кривизна двумерной поверхности в точке (x, y) в ролике соответствует кривизне реального пространства в точке (x, y, 0) в плоскости орбит ч. дыр? Или z двумерной поверхности соответствует кривизне реального пространства?
Я не очень понял, что вы имеете ввиду, но я думаю, что кривизна реального пространства.
Какой смысл во всплесках на 0:40-0:55 выше уровня плоскости? Правильно я понимаю, что это не отрицательная гравитация? Тогда, что это?
Тут не показан фоновый уровень кривизны, так что думаю, до антигравитации не доходит. Но в целом, может быть даже и так, ничего страшного.
Про время не скажу, а про всплеск — так ЧД разных масс, оттуда и ассиметрия.
Кстати, вчера читал статью, в которой рассматривается горизонт событий как поверхность отражающая гравитационные волны.
Вроде сравнение с данными этому благоволит на уровне 3 сигм.
По идее они должны быть колоссальной силы или нет?
Ведь ничто не в силах изменить форму горизонта событий?
Это же сфера где внешняя поверхность определена скоростью убегания равной С?
Всё таки интересно как дыры сливаются?
И каков объём полученной черной дыры? сумме объёмов — улетевшая энергия?
И как я понял чем массивнее черная дыра тем ниже ёе плотность.?
И из этого вытекает не привычный по жизни факт т.е. если мы удвоим объём черной дыра то её масса не вырастет в 2 раза?
Гравитационный радиус черной дыры R = (2GM)/C^2
Объём сферы (4*pi*r^3)/3
Попробовал посчитать увеличение объёма черной дыры при удвоении массы…
У меня получилось в 8 раз… (Скорее всего ошибаюсь)
Что не сходиться с обычными представлениями V увеличили в 2 раза и масса тоже возросла в 2 раза.
Но сходиться с интересным фактом как только 2 горизонта событий соприкоснуться тут же возникнет 3 под которым поместяться первые 2.
Еще раз повторюсь скорее всего ошибаюсь
Кто из тех кто в теме может подскажите правильные ли мысли?
2 одинаковые ЧД сложив без учета разрушения ЧД и гравволн получим чд объемом в 8 раз больше, а линейный размер в 2 раза больше и "плотность" в 4 раза меньше.
В принципе внутри ЧД могут существовать свои ЧД.
внутри ЧД такое же пространство как и во вне… в нем тоже могут быть и ЧД и астероиды и т д
А по кругу?
""Итак, начнем с сугубо теоретического результата — в середине апреля 2011 года появилась замечательная работа доктора физико-математических наук сотрудника Института ядерных исследований РАН Вячеслава Докучаева. В ней автор исследовал черные дыры Керра и Райсснера-Нордстрема. В частности, физика интересовало, что может происходить внутри черной дыры? Имеется ли там некий порядок, или же вся внутренность горизонта событий заполнена хаотически мечущимися вокруг сингулярности частицами?
Как оказалось, в двух описанных случаях некое подобие порядка (по крайней мере, в некоторой части внутренности горизонта) имеется. Дело в том, что для дыр Керра и Райсснера-Нордстрема внутри горизонта событий существует так называемый горизонт Коши. Он ограничивает регион, где уравнения движения теории относительности имеют решения, то есть траектории частиц поддаются описанию. Оказалось (и это совершенно нетривиальный результат), что внутри дыры для массовых и безмассовых частиц есть устойчивые замкнутые траектории. Попав на такую траекторию, частица будет летать вокруг центральной сингулярности, почти как планета вокруг Солнца (устойчивость означает, что несмотря на небольшие “толчки” частица будет стремиться вернуться на эту орбиту). “Почти” здесь стоит потому, что в отличие от “скучных” эллиптических траекторий внутри дыры частицы могут летать по очень хитрым спиралям.
Надо сказать, что автор делает из полученного результата довольно фантастические, но крайне занимательные выводы. Например, внутри такой дыры могут существовать аналоги планет. Это тем более возможно, что плотность черной дыры обратно пропорциональна квадрату ее массы — например, черная дыра массой в миллиард солнечных (известны дыры, чьи массы составляют десятки миллиардов солнечных) имеет плотность около 20 килограммов на кубический метр, что много меньше, скажем, плотности воды (1000 килограммов на кубический метр).""
А у данных сталкивающихся чёрных дыр, ещё ни одна частица не пересекла горизонт событий. Мало того, кое какие частицы, возможно, в результате слияния вообще выкинуло из окрестностей горизонта событий обратно во внешний мир.
Кроме того, ввиду излучения Хокинга и все остальные оставшиеся частицы тоже так и не пересекут горизонт событий, т.к. он исчезнет ввиду испарения чёрной дыры. Так что, скорее всего, под горизонтом событий ничего не было, нет и ничего никогда не будет.
не «и концу Вселенной», а «или концу Вселенной в результате её коллапса». Как мне кажется, только при коллапсе всей Вселенной целиком не будет излучения Хокинга и мы все дружно сможем пересечь «горизонт событий» и познакомится с «сингулярностями» :)
- излучения Хокинга не подтверждено.
- "у данных сталкивающихся чёрных дыр, ещё ни одна частица не пересекла горизонт событий" — уверены? падающая материя действительно для внешнего наблюдателя замирает на горизонте, но горизонт сам по себе активна штука и он может расти, при этом он не отталкивает материю вокруг себя.
- "в результате слияния вообще выкинуло из окрестностей горизонта событий" — в принципе может выкинуть и из под горизонта событий.
Из под горизонта событий выкинуть не может, в момент пересечения горизонта событий время во внешнем мире уже ушло в бесконечность, не куда выкидывать :)
Рассмотрим коллапс нейтронной звезды по массе.
Часть материи будет находиться сразу внутри ЧД или по вашему предположению ее вытеснит на поверхность? по мере падения новой материи на ЧД горизонт будет расти вытесняя материю от центра?
В общем, ваша позиция с точки зрения ОТО сомнительна, но с точки зрения многочисленных ее расширений вполне возможна.
С точки зрения классической ОТО, в принципе, могут существовать «изначальные» чёрные дыры, но пока ни одной такой дыры не обнаружено.
Всё что имеем, это коллапсары — продукт коллапса материи у которых вся масса и всё вещество находится над горизонт событий.
При этом радиус компактных объектов порядка 10-20 км, а средние расстояния между ними — сотни миллионов км. Столкновения между ними в таких условиях возможны, но маловероятны, т.е. по большей части они должны до сих пор летать. Решения Керра и пр. это всё для изначально равномерного (сферически симметричного) распределения плотности, а тут всё явно не так и они не подходят. ОТО вообще крайне паршиво работает со сложными конфигурациями, даже для двух массивных тел аналитически получить совокупную метрику невозможно. Только считать…
Как вообще наблюдатель внутри может заметить появление горизонта, не пытаясь сквозь него выбраться?
Скажем если взглянуть на нейтронную звезду, то, ввиду искривления, будет видно заметно больше одного полушария, а чёрную дыру типа коллапсар видно всю, включая внутренности.
Или, скажем, возьмём наружного наблюдателя, внутреннего наблюдателя и линию связи (провод, гравволны — не важно). И пусть вокруг внутреннего наблюдателя собирается вещество не нулевой плотности (газ, пыль, белые карлики, нейтронные звёзды и ЧД звёздной массы). Рано или поздно получится чёрная дыра. При этом наружный наблюдатель будет постоянно иметь двустороннюю связь с внутренним наблюдателем до скончания времён, естественно с красным смещением наружу и фиолетовым внутрь.
А когда (если) чёрная дыра испарится в виду излучения Хокинга, то и красное с фиолетовым смещением исчезнут и они смогут общаться как обычно. Только локальное время у них будет разным, такой вот «парадокс близнецов» получается.
Замечу, что т.к. в ЧД всё находится выше горизонта событий, то слияние двух горизонтов событий в третий происходит таким образом, что всё-фсё остаётся выше горизонта событий :)
Почему?
Однако, это ещё не всё. При слиянии двух колапсаров (чёрных дыр) Вы увидите, как это вещество, в окрестностях над горизонтом событий, взаимодействует друг с другом. При этом, Вы ни одну частицу вещества обоих колапсаров не потеряете из виду. Причём результаты этого взаимодействия: гравитационные волны, гамма излучение, а, не исключено, что и некоторые массивные частицы могут покинуть сливающиеся чёрные дыры.
Скажем возьмём две чёрные дыры, в каждую кинем по космонавту. Вроде бы, у каждого путь только в один конец. Однако, подождём пару миллиардов лет и столкнём эти чёрные дыры, в принципе, в результате слияния у них есть шансы вылететь назад.
Если рассмотреть процесс слияния с точки зрения падающего на чёрную дыру космонавта, то получится что падал зла не чуял, но на N-ой секунде падения за какие-то микросекунды до сферы Шварцшильда прилетел откуда-то другой космонавт и вышиб наружу.
А разве большую часть массы не составляет вещество от звезды, туда схлопнувшееся после сверхновой?
При этом ни одна частица этой сверхновой не достигает и не пересекает горизонт событий. И, если черные дыры будут сливаться или испарятся, то у них есть шанс вернуться в открытй Космос. Просто время течёт по разному, да и пространство сильно искривлённое. Например, с помущью гипотетической лазерной пушки можно в них выстрелить, причём имульс их настигнет ещё до пересечения сферы Шварцшильда.
Хм, а можно ссылочку на это?
Упражнение 32.2. Красное смещение в ходе коллапса
а. Пусть радиопередатчик, расположенный на поверхности коллапсирующей звезды, испускает монохроматические волны с длиной волны λисп и пусть удаленный наблюдатель, имеющий те же, что и передатчик, угловые координаты θ и Φ, принимает эти волны.
Покажите, что при больших значениях времени принимаемая длина волны изменяется по закону:
λприн/λисп ~ e-t/4M (32.8а)
[уравнение (32.6)], где t — собственное время удаленного наблюдателя.
б. Используя кинетическую теорию для выходящих фотонов (закон сохранения плотности в фазовом пространстве, т. е. теорему Лиувилля, §22.6), покажите, что поток энергии принимаемого излучения [эрг/(см²⋅с)] изменяется по закону:
F ~ e-t/M (32.86)
в. Предположим, что ядерные реакции в центре звезды порождают нейтрино с энергией Eисп и эти нейтрино свободно летят наружу (поглощение нейтрино в звезде пренебрежимо мало). Покажите, что энергия каждого нейтрино, принимаемого удаленным наблюдателем, уменьшается при больших временах по закону:
Eприн/Eисп ~ e-t/4M (32.9а)
г. Покажите, что поток энергии нейтрино уменьшается при больших временах как:
F ~ e-t/2M (32.96)
Впрочем, читая дискуссии на этот счёт, надо бы когда-нибудь что-нибудь типа: “Коллапс звезды в картинках” или “для чайников”.
Для чайников не надо. Лучше как раз с формулками. В вашей цитате я так и не нашел, почему
При этом ни одна частица этой сверхновой не достигает и не пересекает горизонт событий.
На всякий случай: я вас неправильно понял, можно ничего не объяснять:)
С нейтрино в чём-то аналогично, направление на центр коллапсирующей звезды от наблюдателя размывается.
Если будете пытаться понять по «Гравитации», то я забыл процитировать следующее упражнение:
д. Объясните с помощью элементарных соображений, почему законы убывания для энергии (32.8а) и (32.9а) одинаковы, а законы убывания для потоков энергии (32.86) и (32.96) отличаются друг от друга.
Закон уменьшения энергии квантов и нейтронов от поверхности и от центра совпадают, а потоки нет.
Я только сейчас понял, что вы говорите об удаленном наблюдателе… Тогда все окей, прошу прощения за беспокойство:)
После коллапса в своей локальной системе координат и локальном временни центр звезды ещё некоторое количество нейтрино выпустит наружу, прежде чем пересечёт горизонт событий. Вопрос времени и направления, для наблюдателя в центре — это конкретно здесь и за конечное, но не нулевое время, для внешнего наблюдателя — за бесконечное время и непонятно где.
Мало того, при столкновении чёрных дыр образованных из коллапсирующих звезд, центры этих звёзд вполне могут столкнутся (Естественно, как для внешнего наблюдателя, так и для внутренних наблюдателей).
Да, это я понимаю. Признаться, я вчера совсем не так прочитал ваш комментарий. Мне показалось, что вы говорите, что внутрь черной дыры масса от (ядра) сверхновой не попадает вообще, и я никак не мог понять, откуда тогда вообще ЧД взялась бы. И вдобавок мне подумалось, что вы говорите, что это сидит вокруг ЧД до бесконечности в локальном времени, что совсем не соотносилось с моими представлениями. В общем, еще раз мои извинения:)
В частности Ваше утвеждение "… черная дыра падает на черную дыру. В итоге остается одна черная дыра, ну и плюс гравитационные волны.", вполне возможно, что неполно. В принципе, и фотоны, и нейтрино, и прочее, вполне может остаться.
Тогда я снова не понимаю, откуда горизонт, если никакая масса от звезды еще не "попала внутрь"?
Надо бы, как-нибудь собраться с силами, взять калькулятор и рассчитать комикс «Коллапс, слияние и жизнь чёрных дыр» с видовыми картинками от наблюдателей и схемами в разных системах координат. А то ведь в учебниках обычно же, для упрощения, берут «изначальную» черную дыру, которая уже существовала в минус бесконечности по времени, да и проекции на схемах берут [x; t].
Ближе к сути, как Вы знаете ОТО это некоторое дифференциальное уравнение, интегрирование которого даёт форму пространства, мировые линии, пути света, гравволн и нейтрино (приблизительно).
Горизонт формируется от интегрального влияния всех частиц коллапсирующей звезды. Однако он является интегральной координатной границей, поэтому для него понятие «быть внутри» достаточно расплывчато.
Интегрируем по линии, на пальцах
Возьмем двух наблюдателей: внутреннего, связанного с частицей в центре коллапсирующей звезды, и внешнего.
С точки зрения внешнего наблюдателя, с одной стороны, внутренний достигнет горизонта событий когда передаст сигнал с Z=+∞, соотвественно, на t=+∞. С другой стороны, внешний наблюдатель может принять в качестве горизонта событий геометрическое место координатных точек от которых сигнал посланный на t=-∞ ещё мог бы его достичь (заметим, в этих координатных точках нет физических частиц коллапсирующей звезды). Ясное дело, оба способа не конструктивны.
Для внутреннего ситуация ещё менее определённая, сейчас даже и не придумаю, каким локальным экспериментом он мог бы определить пересечение горизонта. Наверное, только с помощью радио/гравитационной/нейтринной локации внешнего наблюдателя, если тот не ответил, значит всё, пересёк.
На момент слияния черных дыр, и внешний наблюдатель получает сигналы от внутреннего, и внутренний получает ответы.
Интегрируем по картинке, вообще от балды
Коллапсирующая звезда выглядит как шар уменьшающегося радиуса.
По мере усиления искривления пространства сначала внешний наблюдатель начинает видеть всю поверхность шара.
Потом внутри шара появляется горизонт событий, геометрическое место координатных точек от которых сигнал посланный на t=-∞ ещё мог бы его достичь, в этих координатных точках нет физических частиц коллапсирующей звезды.
По мере жизни черной дыры, горизонт событий приближается к поверхности. Все частицы коллапсирующей звезды находятся в промежутке и поддаются радио/гравитационной/нейтринной локации со стороны внешнего наблюдателя. Иными словами, черная дыра является «толстой сферой».
При слиянии черных дыр внутренний наблюдатель сливается с «толстой сферой» другой черной дыры.
Мне надо это обдумать, и залезть в книжки:) Душа, и правда, просит картинки.
Так, я, кажется, разобрался чуть больше (если что, по Уиллеру-Торну, гл.34). Наверное, была некоторая проблема в терминологии.
Для меня "локальный наблюдатель" был массой, падающей в ЧД, в ее собственном времени. Любопытная симуляция. Там ЧД формируется быстро и без проблем. Для удаленного наблюдателя этот процесс занимает бесконечное время, а сам сигнал испытывает красное смещение тоже до бесконечности.
Но в какое-то конечное время красное смещение уже не позволяет нам видеть эту материю, фактически делая ее неотличимой от настоящей ЧД.
При слиянии черных дыр в собственном времени слияние происходит очень быстро, с точки зрения стороннего наблюдателя — то же самое, в какой-то момент горизонты событий становятся достаточно близко друг к другу, что время замедляется, ну и красное смещение возникает в ГВ сигнале — это то, что мы наблюдаем после "слияния" в LIGO.
А вот насчет частиц я ничего не нашел, и пока не очень понимаю, откуда бы им взяться в этом описании.
Отметим правда, что при Z = -∞ сигналы от конца света во внешнем мире придут в бесконечно малый промежуток времени после достижения внутренними наблюдателями горизонта событий. А моей интуиции казалось, что в бесконечно малый промежуток до этого момента, вероятно, я ошибался.
Кроме того, не смотря на то, что многие маститые релятивисты считают корректным переходы: в сопутствующую систему координат падающего тела (Новиков), в координаты Крускала-Шекерса и т.п. Но, лично моя интуиция таким переходам противится, например, формально же можно же попытаться перейти на точку зрения фотона, но результат будет «магический».
Впрочем, как я слышал, расчёты слияния ЧД проводят в мембранных моделях, которые абстрагируются от конечных результатов коллапса, т.к. всё что происходит ниже определённой окрестности горизонта неразличимо во внешнем мире.
Есть много вариантов теориозависимых.
В одних масса сосредоточена в центральной сингулярности, классическая ОТО.
В других почти равномерно распределена внутри за счет отталкивания торсионного поля в теории Энштейна-Катрана.
В третьи сосредоточена полностью на горизонте — вариант голографических ЧД.
В Четверных формируется стенки червоточены.
В пятых .....
и все эти теории пока не противоречат опыту.
После увеличения точности измерений те или иные вариант отсеются.
— если, для внешнего наблюдателя время падения объекта в чёрную дыру стремиться к бесконечности,
то как мы можем наблюдать произошедшее слияние чёрных дыр? Разве это слияние тоже не должно растянуться до бесконечности?
Ну все же это сингулярность падает бесконечно, а горизонт событий в общем вполне конечно.
А в системе координат внутреннего наблюдателя, конечно, если чёрная дыра не испарится за время жизни Вселенной, фиолетовое смещение (Z) уходит в минус бесконечность за конечное время. Что характерно он получит всю информацию за всё время жизни Вселенной за конечное время до своего достижения сферы Шварцшильда.
И потом, полностью удовлетворив своё любопытство относительно истории Вселенной, теоретически, так же за конечное время он достигнет сингулярности.
P.S. При слиянии аналогичный процесс
Shkaff, а что случается с моментом импульса ЧД при слиянии?
Настколько "школьная" физика описывает этот процесс?
Если вы имеете ввиду орбитальный момент самой ЧД (то, что называется "spin" в литературе), то он остается, но посчитать его довольно сложно, как я понимаю. То бишь, нужна вся динамика бинарной системы, с учетом уносимой энергии. Не знаю, насколько можно это описать школьной физикой… есть некоторые сомнения.
Гамма-всплески вон, каждый день регистрируются — по энерговыделению и расстояниям сопоставимы сабжу.
Явление не уникальное, только вот величина эффекта так мала, что зарегистрировать очень тяжело. Поэтому третья регистрация важна и интересна. Лет через десять тоже будем каждый день регистрировать, будет другое дело совсем.
Интересно, как им удалось измерить задержку получения сигнала между двумя станциями (а это единицы и десятые доли миллисекунд) с такой высокой точностью?
del
Так никто не говорит, что других сигналов не ловят. Речь о другом — из всех сигналов, что нашли, есть такой, который соответствует ОТО с очень большой значимостью. Поскольку другие сигналы могут иметь вообще неизвестную природу, вывода об опровержении ОТО мы сделать не можем, и выбрасываем их, как нас не интересующие.
Да, LIGO всё, что примерно не соответствует ряду образцов рассчитанных по ОТО не считает за сигнал. Но, во-первых, надеюсь, складирует в бездонную память компьютеров, и, во-вторых, надеюсь, не требует идеального совпадения. Поэтому, в будущем, мы сможем получить поправки к ОТО и провести повторную обработку.
Проблема в другом. Шум не белый, поэтому вероятность получить сигнал похожий на ОТО просто путём отбора шумовых сигналов трудно оценить.
P.S.
Есть кнопочка «вставить ссылку», тогда Ваши ссылки будут удобочитаемы: https://ru.wikipedia.org/wiki/Склонность_к_подтверждению_своей_точки_зрения, к тому же будут работать. :)
Абсолютно верно, плюс к тому не так уж много есть сигналов, которые мы не можем объяснить. Есть множество кандидатов, но с низким соотношением сигнал-шум, а там сложно что-то понять. Есть глитчи, которые не коррелируют между детекторами. А вот о сигналах с большим соотношением сигнал-шум, которые ничем нельзя объяснить техническим, я не знаю. Разве что их прячут от рядовых ученых...
А вот, про шумы, кстати — в принципе, оценки делаются, и это дает доверительный интервал. Соотношение сигнал-шум в 14 это честные 5 сигма. Это может быть и случайный сигнал, но с очень низкой вероятностью, тк все шумы детектора мы знаем очень хорошо.
Методологическая опасность LIGO в том, что выдаваемые данные по построению «нефальсифицируемы». Грубо говоря, глюки Вебера можно было проверить по ОТО и астрофизике. А не дай Бог, у LIGO есть глюки, они же по построению будут удовлетворять, и ОТО, и астрофизике.
LIGO можно проверить только по полностью методологически независимому эксперименту, с другой командой, с другим программным обеспечением и т.п.
если данные с 4-5 детекторов будут выкладывать онлаин....
больше веры… а так сокрытие данных похоже --> фальсификация (коррупция)
Выяснение многих параметров экспериментальной установки (телескопа и др.) часто требует обработки больших сезонов наблюдений, поэтому публикация on-line не имеет смысла.
Это, конечно, по факту предоставляет определённые преференции авторам и позволяет им снять сливки :) Но так было и, вероятно, так будет.
Ну, собственно, постфактум все данные, в том числе и сырые, публикуются. Всю вообще информацию — не имеет смысла публиковать, если там ничего нет. В будущем, когда перейдем из режима "открытия" в режим "ежедневные наблюдения" — все данные будут распределяться для разных групп. Выкладывание в открытый доступ всего в реальном времени и не имеет смысла, и невозможно технически.
"невозможно технически" — судя по размерам файлов за годы в сотню мегабайт…
"Ибо верьте мне ибо я Бог." — кроме того на сырых данных и их разборах можно учиться....
Ну, так там времени на несколько миллисекунд работы. Там терабайты данных на самом деле за один только цикл набираются. И дело не только в размере, а еще и синхронизации разных потоков (условно, все шумы со всех каналов и тп)
что по нынешним временам терабайты?
просто это способ скрыть огрехи исследования и избежать критики.
А с каждого цифрового термометра надо публиковать, и температуру, и все напряжения, и токи тоже? Или можно только температуру?
На самом деле, проблема в объёме требующей публикации проектной документации для принципиально возможности независимой интерпретации «сырых» данных.
Если это единственный термометр измеряющий температуру и от этого зависит направления мировой науки, то да.....
Если их тысяча разных работающих на разных принципах и показания вашего не противоречат остальному, то пофиг, если что ваш можно выкинуть из выборки.
Так Вы и не ответили, кроме собственно интерферометров, для каждого вспомогательного термометра или датчика, Вам нужны их результаты, или их мало? И Вам нужны ещё и все промежуточные внутренние данные всех вспомогательных датчиков?
это сделало бы работу более проверяемой.
Проверка возможна только независимым экспериментом.
Я выше привел ссылки, все данные по важным событиям выложены в открытый доступ.
данные по важным событиям
были ли корреляции по неважным?
а что там выкладывать, если шум сплошной? Все шесть событий со сколь либо высоким SNR и корреляциями выложены на сайте, три детектирования, один кандидат, гамма-всплеск и blind injection. А вообще, по запросу данные предыдущих циклов даются внешним исследователям (часть есть там же на сайте, можно скачать данные Initial LIGO).
Да, это правда. Но это скоро будет в некотором приближении — есть Advanced Virgo, который делали более независимо, и все люди и большая часть технологии отличаются. Есть KAGRA в Японии, который вообще другой, прямо совсем, и все люди, ПО, методики — другие.
Согласен, что в идеале бы что-нибудь не основанное на интерферометре, но чтобы при этом еще и частоты совпадали… сложно найти, короче, да и не развивают особо.
Так что, в ближайшем будущем не ожидается нескольких независимых гравиметрических телескопов. Будет, увы, один на всех, общий. Поэтому, реальный более менее независимый контроль будет обеспечен только в сравнении со следующим поколением гравиметрических телескопов не ранее 2030-40 годов.
А насчёт «не основанное на интеферометре», а какие сомнения вызывают интерферометры? Я всегда считал, что ранние твердотельные детекторы это просто попытка без слишком больших затрат небольшой группой измерить гравитационный волны, если вдруг они окажутся достаточно сильными. А так твердотельные детекторы по всем параметрам принципиальнох хуже интеферометров.
Согласен и тут, но все же когда интерферометра два совсем разных, там уже сложнее списать на глюк ПО или электроники, если они различаются (а это так в случае с KAGRA уж точно). Но в целом это общая проблема больших экспериментов, да и вообще современной физики, чего уж там.
Что касается интерферометра — сомнений не вызывает, но сейчас много идей, как можно использовать атомные системы или конденсат бозе-эйнштейна для измерений даже в том же частотном диапазоне. А для низких частот — pulsar timing (тут как раз в любой момент ожидается событие). Это уже было бы совсем независимо методологически.
Что за мракобесие!
Суть познания в том, что бы двигаться постепенно.
Наблюдая и исследуя значимое, отбрасывая и игнорируя незначимое :)
И суть познания в поиске Научной Истины, а вовсе не в том, чтобы двигаться постепенно, скачками, зигзагами или как-то ещё — разговор вовсе не об этом! Тут правильнее задаться вопросом, куда мы движемся, в каком направлении? И если мы отступаем от принципов методологии науки, если мы начинаем фильтровать экспериментальные данные, выбирая только те, которые соответствуют теории, то мы никогда к Научной Истине не придём. Учёный должен подходить к обработке экспериментальных данных беспристрастно, и полученный результат должен быть неожиданным для него. Это не мной придумано!
Вот для сравнения посмотрите, как обрабатывают данные, например, на БАКе. Там не «выковыривают изюм из булочек», а просто изучают вообще всё, что намерили. Если бы и там искали только то, что соответствует Стандартной модели, ни одной новой частицы никогда бы не нашли — просто списали бы на шум!
Сначала выковыривают тот изюм, в котором понимают, обрабатывают, проверяют на соответствие теориям и только потом публикуют.
У LIGO ситуация идентична, измерили, отобрали, обработали, проверили и опубликовали.
И у Майкельсона и Морли было так
Про Майкельсона и Морли писал Стефан Маринов. Я не хочу отвлекаться на них.
Может я что-то пропустил. Вы о каких частицах говорите?
- Формулируем теорию;
- Придумываем эксперимент и существенные параметры полежащие измерению;
- Фильтруем измерения отбрасывая несущественное;
- Подтверждаем или опровергаем теорию.
Если Вы не будете отбрасывать несущественное, то до п. 4 Вы никогда не дойдёте. Так и будете пялится на вибрации соседних трамваев.
Принципиально невозможно измерить то, не знаю что
А, за других решать не стоит. Тем более, что методика наблюдений, включая критерии отбора, опубликованы. Поэтому Ваши обвинения в недобросовестности и фальсификациях — беспочвенны.
P.S.
Какие частицы открыли на БАК, которые ранее не наблюдались и примерно не соответствовали бы стандартной модели?
PS Не пытайтесь увести разговор в сторону. Речь не о частицах, а о методике. А то с Вашим подходом и Чудинов, который умудрился разглядеть надписи в складках штукатурки, окажется прав!
Вобщем, нет методической ошибки в том, что наблюдаются гравитационные волны определённого диапазона частот и определённых образцов форм. Другое дело, что методическими ошибками при этом было бы отсутствие обоснований, что наблюдались события именно таких частот и форм, а так же выводы об отсуствии гравитационных волн (событий) иных частот и форм.
Но LIGO, с одной стороны, приводит веские обоснования физической природы обнаруженных событий и, с другой стороны, никогда и нигде не утверждает, что иных событий нет или не может быть.
Просто лично Вам хочется большего, чем на настоящий момент возможно, Вам хочется точных и надёжных наблюдений с минимумом предварительных предположений, но увы. Это я могу понять. А вот Ваши обвинения в методических ошибках, недобросовестности и т.п., я понять не могут. Не стоит перекладывать с больной головы на здоровую. :)
Ну и напомню, что если Вы чего-то непонимаете, то это не является аргументом вообще. Такое утверждение ничего не опровергает и не доказывает, и ни о чём, кроме собственно Вашего непонимания не свидетельствует. Вообще-то, это тоже попытка объективно-субъективной подмены, поскольку Вы не являетесь эталоном когнитивных способностей.
Все значимые события опубликованы (ссылка выше), больше событий со сравнимым SNR, которые не описываются глитчами или известными шумами — не было.
В третий раз зарегистрированы гравитационные волны: что мы можем узнать о Вселенной?