黑洞碰撞可能遵循一个令人惊讶的简单规则

两个绕轨道运行的黑洞合并形成的黑洞的大小可以使用简单的热力学来预测。锁定在轨道上的两个黑洞不会永远分开。当它们螺旋靠近时,它们最终会在一场异常高能的事件中相撞,扭曲周围的宇宙并发送引力波跨越数十亿 [...]

来源:SciTech日报

两个绕轨道运行的黑洞合并形成的黑洞的大小可以使用简单的热力学来预测。

锁定在轨道上的两个黑洞不会永远分开。当它们螺旋靠近时,它们最终会发生碰撞,产生异常高能的事件,扭曲周围的宇宙,并在数十亿光年范围内发送引力波。

这些波是时空结构中的涟漪,可以通过地球上高度灵敏的仪器进行测量。它们的信号使物理学家能够估计碰撞后留下的较大黑洞(称为残余物)的特性。

要准确地做出这些预测,通常需要超级计算机来求解爱因斯坦为广义相对论提出的困难方程。由宾夕法尼亚州立大学领导的物理学家现在已经证明,一种更简单的热力学原理可以准确地预测遗迹的大小,同时还可以揭示更多有关隐藏在这些方程中的物理学的信息。

该研究发表在《物理评论快报》上,并被选为“编辑建议”。

“合并后的最后一个黑洞像敲响的钟声一样响起,它会辐射出更多的引力波,直到它进入一种平静、稳定的状态,直到它进入一个仅由两个数字描述的平静、稳定的状态——它的最终质量和自旋,”宾夕法尼亚州立大学埃伯利理学院的物理学博士后学者、该论文的第一作者莫妮卡·林康-拉米雷斯(Monica Rincon-Ramirez)说。 “我们提出的问题是:我们能否利用热力学的论证来预测最终状态是什么样的?”

黑洞进入热力学

热力学描述了能量、热量和熵如何决定由许多相互作用的粒子组成的系统的大规模行为。它的原理适用于从发动机内的气体和大气到烹饪中涉及的物理变化的一切。

熵指向最终的残数

简单的规则匹配模拟

最终的黑洞记得什么

DOI:10.1103/hvp6-ydbq

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