Сценарий уничтожения неуничтожимых черных дыр: «песчаные замки» и «мыльные

don_beaver — 04.01.2025

Сейчас даже пьяные водопроводчики и старушки возле подъездов знают, что черные дыры сливаются и порождают гравитационные волны. ЛИГО уже под триста таких событий зарегистрировало (последние два – уже в этом году, в том числе сегодня, 4 января 2025 года – см. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_gravitational_wave_observations). Теперь – вопрос знатокам: когда две дыры сливаются и порождают новую, в два раза большую по радиусу и в 8 раз больше по объему, сохраняются ли внутри нее эти первоначальные дыры? Ответ – да, потому что в предельном случае можно себе представить такую картину: возьмем тысячу дыр солнечной массы (3 км радиус у каждой) и разместим их недалеко друг от друга – так, чтобы они образовали общую массивную дыру, которая имеет радиус в 3000 км (примерно с Марс). Объем такой дыры – в миллиард раз больше, чем объем одной первоначальной дыры. Следовательно, если мелкие дыры распределить равномерно, то получится по миллиону кубических километров на каждую, или они будут расположения друг от друга на расстоянии ста километров. Есть ли какие-то сомнения, что эта тысяча дыр сохранит внутри большой дыры свою индивидуальность, тем более, что они не приближаются друг к другу ближе, чем на сто километров? У меня – нет. Видимо, такое же сохранение индивидуальности будет и при слиянии пар дыр небольших масс, которые наблюдаются ЛИГО. Эти дыры созданы при взрыве сверхновых, и основная масса в них состоит из барионов. Такая дыра замыкает вокруг себя локальное пространство независимо от образования второго, более удаленного горизонта событий, который формируется с учетом суммарной массы дыр. Этот сценарий можно назвать «песчаный замок»: как не складывай «песчинки» (=черные дыры) в замок, они сохраняют свою индивидуальность. 

Теперь попробуем учесть следующее: при сжатии Вселенной до радиуса R реликтовое излучение увеличивает плотность своей энергии как 1/R^4, в отличие от барионов, плотность которых растет как 1/R^3. В результате, в сжатой Вселенной плотность энергии электромагнитного излучения на много порядков превосходит плотность энергии барионов. Гравитационное излучение, энергия которого по оценкам, составляет большую часть энергии современной Вселенной, будет, вероятно, на много порядков превосходить по плотности как барионы, так и электромагнитное излучение. Отсюда следует, что черные дыры в момент максимального сжатия будут питаться в основном гравитационным излучением. Особенно быстро будут расти сверхмассивные дыры. Итак, можно заключить, что сверхмассивные дыры состоят в основном из гравитационных волн с примесью барионов и эм-излучения.

Теперь учтем, что, согласно трактовке ОТО, которая принадлежит Эйнштейну и другим, гравитационные волны не обладают локальной гравитационной массой, но при поглощении увеличивают гравитационную массу детектора – хоть бусинки на стержне, хоть черной дыры. Следовательно, поглощенные гравитационные волны с точки зрения внешнего наблюдателя добавили черной дыре гравитационной массы, а вот с точки зрения внутреннего наблюдателя – это волны, попав внутрь черной дыры, локально не гравитируют. И внутренний наблюдатель, подсчитав плотность гравитирующей массы вокруг себя (это можно сделать без знания, из чего она состоит), приходит к выводу, что его заключили в черную дыру незаконно и что он имеет право выйти наружу. Но все попытки выбраться наружу оказываются безуспешными: однажды сформированная дыра представляет собой барьер остановившегося времени на горизонте событий, на который невозможно подействовать изнутри, потому что этот барьер остановит и насмерть заморозит все попытки воздействия на него.

Теперь представим слияние двух сверхмассивных дыр, плотность вещества внутри которых сопоставима с плотностью земного воздуха и состоит процентов на 90 из гравитационных волн: соприкосновение горизонтов событий размыкает их, расширяет и превращает в общий горизонт событий. То есть для внешнего наблюдателя слияние двух сверхмассивных дыр ничем в принципе не отличается от слияния мелких дыр. Но для внутреннего наблюдателя все иначе – локальной плотности гравитирующей материи недостаточно, чтобы создать (или удержать) локальный горизонт событий. То есть сверхмассивные дыры (или любые дыры с значительным количеством гравитационного излучения внутри) при слиянии и образовании общей дыры теряют свою индивидуальность и освобождают излучение и барионной вещество (ранее запертое в отдельных горизонтах событий) в общий объем суммарной черной дыры. Этот сценарий можно назвать «мыльные пузыри»: мелкие пузыри, сливаясь в более крупный, теряют себя.

Это ключевой момент! Следовательно, сверхмассивные дыры сопоставимого размера реально исчезают при слиянии, выпуская свое содержимое в пространство общей дыры. Это решает проблемы сразу двух балансов:

1. В балансе черных дыр, мы, получая все время новые мелкие дыры, рожденными сверхновыми, компенсируем этот рост уничтожением при слиянии самых крупных дыр. Отметим, что это уничтожение достаточно условно – при слиянии дыр. Это достаточно общий момент, но сейчас можно полагать, что внутри слитой дыры первичные дыры исчезли.

2. В балансе барионной материи (и эм излучения) – мы извлекаем это вещество из-под горизонта сверхмассивных черных дыр, переводя в общее пространство более крупной дыры. И когда она разрастется настолько (до Большой), что проглотит нас, мы встретимся с этим барионным веществом и излучением, которое когда-то было поглощено сверхмассивными дырами.

И все это мы проделали, не нарушив шварцшильдовых решений, потому что слияние двух дыр уже никак не подпадает под такое решение. Там горизонты событий тоже никогда не уменьшаются, а только увеличиваются, но важно, что он не оставляют внутри себя первичных горизонтов.

Это очень хороший пункт – и я собираюсь кратенько его вставить в корректуру английской книжки «Осциллирующая Вселенная», которую по плану мне пришлют в январе. Книга выйдет к началу лета!

Оставить комментарий

Популярные посты:

vespasianus

Гостиница на час для двоих: практичное решение в ритме мегаполиса

kukmor

Вчера в лесу. Сегодня будем ночевать уже во Пскове.

wildcompany

Лето на даче....

astravika

лучше нету

uborshizzza

Мать-ехидна, домашние психотерапевны и свита из блогеров-фанатов

katya_kch96

Субботнее фото для души

mikhaelis2009

Гексадрахма Юстиниана II продана за 8675 евро

ru_polit

Times: Россия обошла Украину по производству беспилотников

galik_123

Новости архитектуры и реставрации. Обзор интересных публикаций

• Ранее
• Архив