Do giới hạn Roche áp dụng cho các lỗ đen?

Hãy xem xét lỗ đen A, một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà. Bay theo nó là lỗ đen B, một lỗ đen nhỏ hơn nhiều.

Nếu một số người đi qua đã sửa đổi quỹ đạo của lỗ đen B sao cho nó rơi vào giới hạn Roche của lỗ đen A, điều gì sẽ xảy ra với lỗ đen B?

Nếu nó biến thành một chiếc nhẫn, liệu vật chất lỗ đen có bị phồng trở lại vì nó sẽ không chịu được trọng lực cao như vậy không? Các lỗ đen thậm chí có đáp ứng với giới hạn Roche như vật chất thông thường không?

Giới hạn Roche áp dụng khi một vật thể nhỏ hơn được giữ bởi trọng lực bản thân của nó nằm trong trường hấp dẫn của vật thể khác, do đó lực thủy triều của lực sau mạnh hơn lực tự trọng của vật sau, do đó phá hủy vật nhỏ hơn thân hình.

Tuy nhiên, các lực thủy triều hấp dẫn của một lỗ đen luôn luôn hữu hạn, ngoại trừ ở điểm kỳ dị bên trong. Đây là một vấn đề bởi vì trọng lực bản thân của một lỗ đen, theo nghĩa gia tốc, một khối lượng sẽ cần phải đứng yên trên bề mặt của nó, là vô hạn ¹ . Vì vậy, chúng ta không nên mong đợi một lỗ đen lớn sẽ phá hủy một cái khác thông qua các lực thủy triều hấp dẫn.

Nói cách khác, giới hạn Roche xảy ra khi các hạt từ cơ thể nhỏ hơn có thể thoát khỏi chúng ... nhưng chúng không thể thoát khỏi chân trời sự kiện của một lỗ đen. Do đó, các lỗ đen sẽ quay quanh hoặc hợp nhất, đó là những gì xảy ra trong các mô phỏng số.

^{1 Có một khái niệm riêng về trọng lực bề mặt của lỗ đen, về cơ bản, nó được điều chỉnh lại theo hệ số giãn nở thời gian hấp dẫn, và do đó được giữ hữu hạn.}

Nó khác nhau. Lỗ đen không phải là vật thể, như các hành tinh hoặc ngôi sao. Thay vào đó, chúng là những biến dạng mạnh mẽ của không thời gian, được duy trì bởi sự tập trung của khối lượng / năng lượng trong đó (chính nó bị giam giữ bởi tù nhân bởi sự biến dạng không thời gian - một vòng luẩn quẩn chỉ bị phá vỡ từ từ bởi bức xạ Hawking). Như vậy, chúng không thể bị "xé toạc", vì không có gì để bị xé toạc ở đó - chỉ là một mớ hỗn độn khổng lồ của không thời gian.

Thay vào đó, hai lỗ đen có thể hợp nhất, nếu chúng đủ gần và mất đủ chuyển động quỹ đạo lẫn nhau.

sáp nhập lỗ đen

Kết quả là một lỗ đen đơn, lớn hơn.

(Vâng, đây phải là một bình luận. Mặc dù vậy, nó quá lớn.)

Để giải quyết nhận xét của Sidney cho câu trả lời của Ed Shaya:

Vì bán kính của thứ cấp là 0 và 0 lần, mọi thứ đều bằng 0, giới hạn Roche cũng bằng không.

Khi bạn nghĩ về những gì giới hạn Roche thực sự có nghĩa là điều này là hiển nhiên. Giới hạn Roche là điểm mà điểm chính đang tăng thủy triều lên thứ cấp mạnh hơn trọng lực của chính nó. Thủy triều dựa trên thực tế là trong khi vật thể ở một khoảng cách nhất định, nó thực sự chiếm không gian, các phần gần hơn (trải nghiệm lực kéo lớn hơn) và các phần xa hơn (trải nghiệm lực kéo nhỏ hơn.) Không có điểm nào trên lỗ đen gần hơn hoặc xa hơn, do đó không có thủy triều, do đó nó sẽ không bị xé toạc ngay cả khi nó không có trọng lực bản thân.

Bởi vì mật độ của vật chất ở trung tâm của lỗ đen là vô hạn (hoặc gần như vậy), Roche Radius là 0 (hoặc gần như vậy). Hai lỗ đen trên quỹ đạo xoắn ốc về phía nhau vì chúng tỏa ra sóng hấp dẫn và tạo thành một chân trời sự kiện lẫn nhau mà không có bất kỳ sự xáo trộn nào đối với vấn đề tại trung tâm của chúng.